WO2024132675A1 - Wave transmission line - Google Patents

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WO2024132675A1
WO2024132675A1 PCT/EP2023/085287 EP2023085287W WO2024132675A1 WO 2024132675 A1 WO2024132675 A1 WO 2024132675A1 EP 2023085287 W EP2023085287 W EP 2023085287W WO 2024132675 A1 WO2024132675 A1 WO 2024132675A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
printed circuit
transmission line
circuit structure
electrically conductive
wave transmission
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/085287
Other languages
French (fr)
Inventor
Bertrand BOIN
Khaled AMI SAADA
Original Assignee
Thales
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 Thales filed Critical Thales
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/121—Hollow waveguides integrated in a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/123—Hollow waveguides with a complex or stepped cross-section, e.g. ridged or grooved waveguides

Definitions

  • An electromagnetic signal transmission line and its manufacturing method are disclosed.
  • Microwave waves are electromagnetic waves which propagate in air, vacuum or dielectric materials, and which have a wavelength which can be of the order of a millimeter, centimeter, decimeter or several decimeters, without exceeding 1 m.
  • the waves transmit an analog signal.
  • Propagation induces signal intensity losses, which are all the higher as it is transmitted over distances which are large in relation to the wavelength of the signal - we therefore quantify them in terms of linear losses .
  • the design of transmission lines seeks to minimize these linear losses, particularly in a context where antenna network equipment is installed.
  • waveguides made on printed circuits, and which take the form of a dielectric substrate included between two electrically conductive planes and on each side a line of metallized periodic holes or slots electrically connecting these two conductive planes, to confine the wave in a central part forming the guide.
  • SIW Substrate Integrated Waveguide
  • These structures are known by the acronym SIW (for Substrate Integrated Waveguide), and they exist with or without an additional central metal rib.
  • Manufacturing is based on a single-layer printed circuit with its two metallized surfaces, and is therefore simple, but there are losses due to the dielectric constituting the propagation zone.
  • the three layers are screwed to each other by screws forming two rows placed parallel to the rows of vias, outwards, and with a spacing between the screws much wider than between the vias.
  • the cavity formed is therefore delimited by two copper surfaces at the top and bottom, as well as two dielectric side walls behind which are present two rows of vias: one on the left and one on the right. And the structure is therefore very thick, given the need to place thick copper sheets on either side of the printed circuit cut from side to side.
  • a wave transmission line comprising, as in Oyedokun et al., a printed circuit structure extending in a transmission direction of the transmission line, the printed circuit structure comprising on on one side an electrically conductive metallic layer forming a ground plane, the printed circuit structure being pierced with metallized lateral vias electrically connected to said metallic layer and arranged on either side of a plane of general symmetry of the line of transmission including the direction of transmission, said lateral vias contributing for said transmission line to an electromagnetic bandgap structure, the transmission line further comprising an electrically conductive plate and a sticky structure, spacing and electrically insulating an essentially flat face of said electrically conductive plate of an essentially flat face of the printed circuit structure opposite the metal layer forming a ground plane.
  • Flat surfaces are understood to be flat subject to the presence of local concavities.
  • the structure of the invention has the original characteristics according to which the sticky structure is thinned, or even interrupted, in line with the plane of general symmetry, leaving a released volume extending in the direction of transmission between the circuit structure printed and the electrically conductive plate for the propagation of waves in air, a gas or a vacuum.
  • the sticky insulating structure can be a single layer of double-sided adhesive material, perforated around the plane of general symmetry or thinned by the presence of a flat around the same plane, the flat being preferably placed on the side of the circuit structure printed;
  • the wave transmission line may comprise a continuous metal track in the transmission direction, framing said released volume with the electrically conductive plate;
  • the line may comprise in the plane of general symmetry a central row of metallized vias, said row framing, with the electrically conductive plate, said released volume;
  • the line can include on either side of the plane of general symmetry rows of vias numbering two on the right and two on the left, together forming the forbidden electromagnetic band structure;
  • the electrically conductive plate may comprise a silver-coated plastic plate; this is likely to greatly reduce the conductive losses induced by the cover, the latter then being very conductive;
  • the electrically conductive plate may comprise a printed circuit structure covered with copper, in particular with a gold-nickel finish; the printed circuit structure may consist of a single-layer printed circuit; the electrically conductive plate can be a smooth sole or a cover; it can possibly be machined to increase the volume released;
  • the released volume can be filled with air or foam and air, or brought or maintained under vacuum.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a wave transmission line comprising a step of placement in a printed circuit structure extending in a transmission direction of the transmission line, the printed circuit structure comprising on one side an electrically conductive metallic layer forming a ground plane, metallized lateral vias pierced in the printed circuit structure, electrically connected to said metallic layer and arranged on either side of a plane of general symmetry of the transmission line including the direction of transmission, the vias contributing to a band gap structure of the wave transmission line a step of preparing a face essentially plane of an electrically conductive plate and an essentially flat face of the printed circuit structure opposite the metal layer forming a ground plane and a step of preparing a sticky structure, dimensioned to secure said electrically conductive plate electricity and the printed circuit structure by their essentially flat faces, while spacing them and electrically insulating them from each other, a step of securing the electrically conductive plate and the printed circuit structure to the help of sticky structure.
  • the sticky structure is a sheet of double-sided adhesive and during its preparation, it is ideally perforated by cutting or thinned by making a flat surface, then is positioned during the step securing by leaving a released volume extending in the direction of transmission between the printed circuit structure and said electrically conductive plate for the propagation of waves in air, a gas or a vacuum.
  • the waveguide obtained is ultra-compact, with good performance: linear losses are very limited.
  • Figure 1 is an overall diagram of the transmission line according to one embodiment of the invention, seen from three quarters, and exploded.
  • Figure 2 is a view of the transmission line of Figure 1, in section - an enlargement of the cavity area being further shown next to the main figure.
  • Figure 3 is a sectional view of another embodiment of the invention, with a further enlargement of the area of the cavity presented next to the main figure.
  • Figure 4 is a sectional view of another embodiment of the invention.
  • Figure 5 presents the steps of the method according to the invention.
  • Figure 1 shows the following elements, constituting a wave transmission line according to a first embodiment of the invention.
  • a printed circuit also called PCB for printed circuit board in English in this case a single-layer printed circuit 10, composed in most of its thickness of a plate of dielectric material 12, or electrical insulator, and bearing on a lower face a conductive metal layer 15, continuous and forming an electrical ground plane is used.
  • a conductive metallic layer may have been present (the initial product was therefore a stackup core), but it was largely removed by an etching process, which which leaves the dielectric material flush with a large part of the upper surface 17, the latter being essentially flat.
  • no metal layer was initially present on the top surface (hence the initial product was a laminate).
  • the thickness of the single-layer printed circuit 10 can be of the order of 4 mm.
  • the plate of dielectric material 12 is pierced right through transversely to the conductive metal layer 15 and to the upper surface 17, by vias, aligned in five rows.
  • the vias were formed using a drilling process, then metallized, such that they are in electrical contact with the ground plane formed of the conductive metal layer 15 forming the ground plane. They are therefore all at the same electrical potential.
  • the central row of vias is, in the embodiment presented, made up of vias of a diameter slightly larger than that of the vias of the other rows, referred to as lateral vias 20.
  • the five rows are arranged in relation to each other in regularly, and above all respecting a plane of symmetry around the central row, the vias of which are called central vias 25. Within a row, the vias are evenly spaced.
  • the mouths of the vias on the upper surface 17 can be metallized and have the shape of a metal pellet, which, in the case of the lateral vias 20, is a solid disc obstructing the via and formed above the level of the plate of dielectric material 12 , but with a very thin thickness, of the order of 17 to 35 pm.
  • the mouths of the vias on the conductive metal layer 15 can be open or obstructed, and provide the electrical connection between the via and the ground panel.
  • a conductive metal track 30 has been placed on the mouths of the central vias 25 on the side of the upper surface 17. It may result from the preservation along its location, of the metal layer which was originally present on the upper face 17 and which has been engraved on most of the surface, or it can also result from a metallic deposition subsequent to the removal of the metallic layer by engraving.
  • the mouths of the central vias 25 are blocked by the metal layer of the track, and preferably, the metal track 30 is in electrical contact with the vias of the central row and therefore the ground plane.
  • the metal track 30 being very thin - it is a simple deposit, again with a thickness of 17 to 35 pm - its presence does not call into question the essentially planar character of the surface 17.
  • the metal track 30 is surrounded symmetrically by two rows of vias on each of its sides.
  • Double-sided adhesive is a sheet of dielectric material coated on both sides with a sticky resin, which adheres to the surface against which the sheet is placed. It has a relatively low thickness compared to the thickness of the plate of dielectric material, but which is a little higher than the thickness of the metal track 30.
  • This double-sided adhesive can be applied in the form of 'a continuous sheet and then removed from the surface of the track, by cutting, for example laser cutting, and peeling off, or it can be cut beforehand, again by laser cutting, into two pieces, each of the two pieces being applied one side of the metal track 30.
  • the perforation of the adhesive layer can be carried out using a cookie cutter.
  • a piece 40 or 41 of adhesive runs along an edge of the track on one or the other of its sides and covers the plate of dielectric material 12 and the mouths of the two rows of vias.
  • the adhesive pieces 40 and 41 can run along the edges of the track, stopping very precisely against these edges, or along them at a distance, leaving a space between the edge of the adhesive piece and the edge of the metal track. , or conversely, lightly cover the track, while leaving a large part of it uncovered by the adhesive.
  • the thickness of the parts 40 and 41 can be less than 100 pm, and it is greater than 50 pm, or at least 40 pm. It can also be greater, but there is an interest in using a thin thickness to miniaturize the structure. It is in any case much greater than the thickness of the metal pads blocking the side vias, and of the conductive metal track 30.
  • the cover 50 is a mechanical part which has a structural function and is made of plastic material coated with silver, or of aluminum alloy coated with silver, or of copper covered with a gold-nickel alloy finish. It has sufficient lateral dimensions to cover the five rows of vias, and at the very least, it covers the metal track 30 and is attached to parts 40 and 41, which immobilizes it due to the glue.
  • Face 52 of the cover is used to glue it to parts 40 and 41. This face is essentially flat.
  • an elongated cavity, or tunnel 45 parallel to the metal track 30, filled by default with air, but which can also be placed under vacuum in certain embodiments. It has the width of the metal track 30, or a little less if the adhesive has covered a marginal part of the metal track, or a little more if the adhesive does not stick to the edge of the metal track 30. It has the width height of the thickness of the adhesive layer in which parts 40 and 41 are formed.
  • FIG. 2 In Figure 2, we see the structure presented in Figure 1, in section along a plane transverse to the stack formed of the plate of dielectric material 12 of the adhesive and the cover 50, and also transverse to the rows of vias and to the metal track 30.
  • the tunnel 45 is visible, and it is specified here that instead of extending, at least on its central line, between the metal track 30 and the cover 50, it may not reach the cover , assuming the two pieces of adhesive 40 and 41 have not been completely separated, but there remains a thinned thickness of adhesive between them.
  • the adhesive layer was previously dug before applying it to the upper face 17 so as to form the tunnel 45 while retaining a ceiling formed from the material of the adhesive layer, thinned, under the shape of a flat surface.
  • the retained part of the adhesive layer which forms a bridge between the two parts 40 and 41 in this variant then sticks to the cover 50, but does not stick to the metal track 30.
  • the tunnel 45 constitutes a rectangular waveguide, between the conductive cover 50 and the metal track 30. It benefits from the presence of the two rows of vias on the left and the two rows of vias on the right to ensure a confinement effect of the transmitted wave. Generally speaking, the wave is confined in a very thin air blade and its immediate environment, referenced 100.
  • FIG. 3 In Figure 3, an alternative embodiment is shown, based on the embodiment of Figure 2, in which two trenches 70 and 71 have been added in the material of the plate of dielectric material 12, parallel to the metal track 30, on either side of it, open on the upper surface 17, and blind on the side of the conductive metal layer which they do not reach. These trenches 70 and 71, which are local concavities in an otherwise flat surface, are not blocked by the adhesive pieces 40 and 41 which are stopped so as to leave air continuity between their volume and that of the tunnel 45. Thus, the trenches 70 and 71 constitute a continuous air space with the tunnel 45, closed by a perimeter in all transverse directions, between the conductive cover 50 and the metal track 30.
  • FIG. 5 In Figure 4, another alternative embodiment is shown, based on the embodiment of Figure 2, in which a flat 80 has been added in the material of the cover 50, parallel to the metal track 30, at the right of it, open on the lower face of the cover, which faces the single-layer printed circuit 10.
  • This flat 80 a concavity local in an otherwise flat surface, constitutes a thinning of the cover, but it is not pierced.
  • the flat 80 constitutes a continuous air space with the tunnel 45, closed by a perimeter in all transverse directions.
  • foam composed by its structure of a significant volume proportion of air.
  • foam or injected can also be deposited in the trenches and in the flat of alternative embodiments.
  • FIG. 5 shows the steps of the invention: during step El, the printed circuit is prepared, in particular by drilling and metallizing the vias 20 and 25, by engraving the face which will be glued if it carries initially metal, and by depositing the track which will serve as a rib, ensuring that the thickness of the metal deposit constituting the track remains thin compared to the thickness of the adhesive which will be used to secure the printed circuit on the cover. Generally speaking, we ensure that the surface of the printed circuit which will be used to glue the cover is very flat.
  • the cover is prepared, for example by metallizing a plastic plate with silver, and ensuring that the surface of the plate which will be used to glue the printed circuit is very flat.
  • the double-sided adhesive which will be used is prepared. It can be protected by protective films on both sides. It is of a size which allows the two sides of the rib, in other words the two sides of the track, to be bonded to the cover, extending tautly from one side of the track to the other.
  • the adhesive is perforated by applying a laser cut or using a cookie cutter.
  • parts 40 and 41 may be prepared separately, and at no time have they been connected.
  • the adhesive is thinned by making a flat surface, which removes a portion of the thickness of the adhesive on one side or another of it, and preferably on the side which could have been in contact with Track.
  • the glue intended to come into contact with the cover can be maintained on the entire surface, but the glue intended to come into contact with the track or the printed circuit is removed, as well as part of the thickness of the adhesive.
  • a multi-layer can be used, with between two adhesive layers, a thickness of insulation such as foam.
  • the single-layer or multi-layer adhesive has a spacing function: it keeps the printed circuit at a distance from the conductive cover, and electrically insulates them from each other, while ensuring they are held together. 'other.
  • the adhesive is activated on both sides of the adhesive structure, in particular by removing the protective films, and the cover is fixed on the printed circuit, ensuring that the edges of the parts 40 and 41 are parallel to the alignment of the central vias and/or to the edges of the metal track 30.
  • a prepreg or a layer of glue can be used instead of a double-sided adhesive.

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

The invention relates to a wave transmission line (1) comprising a printed circuit structure (10) extending in a transmission direction (D) of the transmission line, the printed circuit structure (10) comprising, on one face, a metal layer (15) forming a ground plane, the printed circuit structure (10) having metallized lateral vias (20) made through it which are electrically connected to the metal layer (15) and arranged on either side of a general symmetry plane (P) of the transmission line (1) including the transmission direction (D), the transmission line (1) further comprising an electrically conductive plate (50) and an adhesive structure (40, 41) which spaces and electrically insulates the electrically conductive plate (50) from the face (17) of the printed circuit structure opposite the metal layer (15). The adhesive structure (40, 41) is thinned and debonded from the printed circuit structure, or even interrupted, in line with the general symmetry plane (P), leaving a free space (45) extending in the transmission direction (D) between the printed circuit structure (10) and the electrically conductive plate (50) for the propagation of waves through air or vacuum.

Description

Description Description
Titre : Ligne de transmission d'onde Title: Wave transmission line
L'invention porte sur une ligne de transmission de signaux électromagnétiques et sa méthode de fabrication. An electromagnetic signal transmission line and its manufacturing method are disclosed.
Elle s'inscrit dans le domaine des communications à hautes fréquences, et plus précisément en hyperfréquences. Les ondes hyperfréquences sont des ondes électromagnétiques qui se propagent dans l'air, le vide ou les matériaux diélectriques, et qui ont une longueur d'onde qui peut être de l'ordre du millimètre, du centimètre, du décimètre ou de plusieurs décimètres, sans dépasser 1 m. It is part of the field of high frequency communications, and more precisely microwaves. Microwave waves are electromagnetic waves which propagate in air, vacuum or dielectric materials, and which have a wavelength which can be of the order of a millimeter, centimeter, decimeter or several decimeters, without exceeding 1 m.
Elles sont exploitées avec des circuits électroniques particuliers, ainsi qu'avec des antennes, des capteurs, et d'autres composants électroniques spécifiques. Les ondes transmettent notamment, dans ces applications, un signal analogique. They are operated with specific electronic circuits, as well as with antennas, sensors, and other specific electronic components. In particular, in these applications, the waves transmit an analog signal.
La propagation induit des pertes d'intensité du signal, qui sont d'autant plus élevées que celui-ci est transmis sur des distances qui sont importantes par rapport à la longueur d'onde du signal - on les quantifie donc en termes de pertes linéiques. La conception des lignes de transmission cherche à minimiser ces pertes linéiques, notamment dans un contexte où l'on met en place du matériel pour réseau d'antennes. Propagation induces signal intensity losses, which are all the higher as it is transmitted over distances which are large in relation to the wavelength of the signal - we therefore quantify them in terms of linear losses . The design of transmission lines seeks to minimize these linear losses, particularly in a context where antenna network equipment is installed.
On connaît des lignes de transmission de la catégorie des guides d'ondes métalliques rectangulaires avec propagation dans l'air ou le vide et pertes en conséquence assez faibles, mais qui sont relativement encombrants - il est nécessaire dans ce cas que la largeur du guide d'onde soit supérieure à la moitié de la longueur d'onde à transmettre, ce qui est beaucoup, notamment en-dessous de 10 GHz, et assez coûteux. We know of transmission lines in the category of rectangular metallic wave guides with propagation in air or vacuum and consequently quite low losses, but which are relatively bulky - it is necessary in this case that the width of the guide d The wave is greater than half the wavelength to be transmitted, which is a lot, especially below 10 GHz, and quite expensive.
On connaît aussi des lignes de transmission de la catégorie des câbles coaxiaux, avec un matériau diélectrique solide formant une gaine entre un câble conducteur central et un cylindre conducteur en périphérie. On connaît encore des lignes sur circuit imprimé, formant des structures planes avec souvent un plan de masse, avec des lignes conductrices à piste, à fente, à ruban, à guides coplanaires ou à microbande, qui permettent une propagation dans un matériau diélectrique solide planaire intercalé selon diverses géométries entre des lignes de matériaux métalliques conducteurs d'électricité. Ces solutions sont d'encombrement restreint, mais subissent, à distance de transmission égale, des pertes d'intensité du signal élevées car l'onde circule dans le substrat diélectrique. We also know transmission lines in the category of coaxial cables, with a solid dielectric material forming a sheath between a central conductive cable and a peripheral conductive cylinder. We still know lines on printed circuit, forming planar structures often with a ground plane, with conductive lines with tracks, slots, ribbons, coplanar guides or microstrips, which allow propagation in a planar solid dielectric material interposed according to various geometries between lines of electrically conductive metallic materials. These solutions are compact, but suffer, at the same transmission distance, high signal intensity losses because the wave circulates in the dielectric substrate.
Des solutions pour rechercher un compromis entre encombrement et pertes sont connues par lesquelles on met une nervure centrale métallique (ridge en anglais) dans une ligne de transmission à propagation dans l'air ou le vide, ce qui conduit à une structure appelée guide d'ondes ridge, qui permet de réduire la taille du guide d'onde rectangulaire, mais développe néanmoins des pertes significatives, et peut nécessiter un usinage complexe et donc coûteux. Solutions for seeking a compromise between bulk and losses are known by which a metallic central rib (ridge in English) is placed in a transmission line propagating in the air or vacuum, which leads to a structure called a guide. ridge waves, which makes it possible to reduce the size of the rectangular waveguide, but nevertheless develop significant losses, and can require complex and therefore expensive machining.
On connaît enfin des guides d'onde réalisés sur circuits imprimés, et qui prennent la forme d'un substrat diélectrique compris entre deux plans conducteurs d'électricité et de chaque côté une ligne de trous ou fentes périodiques métallisées connectant électriquement ces deux plans conducteurs, pour confiner l'onde dans une partie centrale formant le guide. Ces structures sont connues sous l'acronyme SIW (pour Substrate Integrated Waveguide, ou guide d'ondes intégré au substrat), et elles existent avec ou sans nervure métallique centrale supplémentaire. La fabrication est basée sur un circuit imprimé mono-couche disposant de ses deux surfaces métallisées, et est donc simple, mais il y a des pertes du fait du diélectrique constituant la zone de propagation. Finally, we know of waveguides made on printed circuits, and which take the form of a dielectric substrate included between two electrically conductive planes and on each side a line of metallized periodic holes or slots electrically connecting these two conductive planes, to confine the wave in a central part forming the guide. These structures are known by the acronym SIW (for Substrate Integrated Waveguide), and they exist with or without an additional central metal rib. Manufacturing is based on a single-layer printed circuit with its two metallized surfaces, and is therefore simple, but there are losses due to the dielectric constituting the propagation zone.
On connaît de Mohammadi et Demir Progress in electromagnetics C, 46, 125, 2014 « loss reduction in substrate integrated waveguide structure », dans un substrat diélectrique, une ligne de transmission mixte diélectrique et air, entre deux plans conducteurs, et des rangées de vias métalliques de larges diamètres et proches les uns des autres dans le substrat diélectrique. La structure est formée par une superposition de trois couches : une épaisse couche de cuivre, une couche de diélectrique (un circuit imprimé monocouche) entourée de deux fines couches de cuivre et découpé en section centrale dans le sens de la ligne de propagation, une rangée de vias étant maintenue de chaque côté de la découpe, puis à nouveau une épaisse couche de cuivre. Les trois couches sont vissées les unes aux autres par des vis formant deux rangées placées parallèlement aux rangées de vias, vers l'extérieur, et avec un espacement entre les vis beaucoup plus large qu'entre les vias. La cavité formée est donc délimitée par deux surfaces de cuivre en haut et en bas, ainsi que deux parois latérales de diélectriques derrière lesquelles sont présentes deux rangées de vias : une à gauche et une à droite. Et la structure est donc très épaisse, eu égard à la nécessité de placer des feuilles de cuivre épaisses de part et d'autre du circuit imprimé découpé de part en part. We know from Mohammadi and Demir Progress in electromagnetics C, 46, 125, 2014 “loss reduction in substrate integrated waveguide structure”, in a dielectric substrate, a mixed dielectric and air transmission line, between two conductive planes, and rows of vias metals of large diameters and close to each other in the dielectric substrate. The structure is formed by a superposition of three layers: a thick layer of copper, a layer of dielectric (a single-layer printed circuit) surrounded by two thin layers of copper and cut into a central section in the direction of the propagation line, a row of vias being held on each side of the cutout, then to again a thick layer of copper. The three layers are screwed to each other by screws forming two rows placed parallel to the rows of vias, outwards, and with a spacing between the screws much wider than between the vias. The cavity formed is therefore delimited by two copper surfaces at the top and bottom, as well as two dielectric side walls behind which are present two rows of vias: one on the left and one on the right. And the structure is therefore very thick, given the need to place thick copper sheets on either side of the printed circuit cut from side to side.
On connaît aussi des solutions par assemblage, entre deux plaques métalliques qui restent isolées l'une de l'autre, de structures périodiques de plusieurs rangées de plots métalliques montés sur l'une des plaques de part et d'autre d'une zone centrale comprenant une nervure centrale de matériau conducteur appelée à nouveau ridge (et la structure s'appelle alors un guide d'ondes ridge gap RGW) ou alternativement d'un vide central rempli d'air (et la structure s'appelle un guide d'onde groove gap GGW), l'onde se propageant entre les rangées de plots, confinée du fait de la structure périodique de ces rangées de part et d'autre de son cheminement, compte tenu aussi de sa longueur d'onde qui appartient à un domaine de longueur d'ondes arrêtées par la structure périodique (les rangées de plots forment une structure de bande interdite - EBG pour electromagentic band gap). La structure est avantageuse du fait de l'absence de connexion électrique entre les deux plaques métalliques, qui permet un assemblage sans contrainte de contact (peu ou pas de vis, pas de soudure...). Mais cette solution est généralement compliquée à mettre en œuvre au stade de l'usinage des pièces individuelles. We also know solutions by assembling, between two metal plates which remain isolated from each other, periodic structures of several rows of metal studs mounted on one of the plates on either side of a central zone comprising a central rib of conductive material again called a ridge (and the structure is then called a ridge gap RGW waveguide) or alternatively a central void filled with air (and the structure is called a waveguide groove gap wave GGW), the wave propagating between the rows of pads, confined due to the periodic structure of these rows on either side of its path, also taking into account its wavelength which belongs to a wavelength domain stopped by the periodic structure (the rows of pads form a band gap structure - EBG for electromagentic band gap). The structure is advantageous due to the absence of electrical connection between the two metal plates, which allows assembly without contact constraints (few or no screws, no welding, etc.). But this solution is generally complicated to implement at the stage of machining individual parts.
On connaît de Oyedokun et al. Proceedings of the 47th European microwave conference oct. 2017 « Experimental characterization of planar groove gap waveguide and cavity » une structure basée sur un circuit imprimé multicouches à assemblage périodique de vias borgnes de part et d'autre d'un volume de matériau diélectrique. L'ensemble est formé par une superposition de trois structures planes, avec deux plans conducteurs de part et d'autre. Elle est formée par lamination de deux substrats incluant vers l'extérieur seulement des plans métalliques (des laminats), et entre les deux couches, un préimprégné diélectrique (prepreg), c'est-à-dire une couche de diélectrique sans métal. Une fois assimilés les plots d'un GGW ou d'un RGW aux vias métallisés de cette construction, on retrouve les structures d'un GGW ou d'un RGW, avec une structure de bande interdite mais aussi une fabrication plus simple, puisque basée sur des produits pour circuit imprimé. Par contre, il y a un remplissage complet du trajet de l'onde par du diélectrique, ce qui induit plus de pertes.We know from Oyedokun et al. Proceedings of the 47th European microwave conference Oct. 2017 “Experimental characterization of planar groove gap waveguide and cavity” a structure based on a multilayer printed circuit with periodic assembly of blind vias on either side of a volume of dielectric material. The whole is formed by a superposition of three plane structures, with two conductive planes on either side. It is formed by lamination of two substrates including towards the outside only metallic planes (laminates), and between the two layers, a dielectric prepreg (prepreg), that is to say a layer of dielectric without metal. Once the pads of a GGW or an RGW are assimilated to the metallized vias of this construction, we find the structures of a GGW or an RGW, with a bandgap structure but also a manufacturing simpler, since it is based on printed circuit products. On the other hand, there is a complete filling of the wave path with dielectric, which induces more losses.
Ainsi, au vu de cet art antérieur, on est confronté à un problème de pertes importantes dès que des efforts de miniaturisation sont menés. Thus, in view of this prior art, we are confronted with a problem of significant losses as soon as miniaturization efforts are carried out.
Pour résoudre ce problème, il est proposé une ligne de transmission d'onde comprenant, comme dans Oyedokun et al., une structure de circuit imprimé s'étendant dans une direction de transmission de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé comportant sur une face une couche métallique conductrice d'électricité formant plan de masse, la structure de circuit imprimé étant percée de vias latérales métallisées connectées électriquement à ladite couche métallique et disposées de part et d'autre d'un plan de symétrie générale de la ligne de transmission incluant la direction de transmission, lesdites vias latérales contribuant pour ladite ligne de transmission à une structure à bande électromagnétique interdite, la ligne de transmission comprenant de plus une plaque conductrice d'électricité et une structure collante, espaçant et isolant électriquement une face essentiellement plane de ladite plaque conductrice d'électricité d'une face essentiellement plane de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique formant plan de masse. Les surfaces planes s'entendent planes sous réserve de la présence de concavités locales. To solve this problem, a wave transmission line is proposed comprising, as in Oyedokun et al., a printed circuit structure extending in a transmission direction of the transmission line, the printed circuit structure comprising on on one side an electrically conductive metallic layer forming a ground plane, the printed circuit structure being pierced with metallized lateral vias electrically connected to said metallic layer and arranged on either side of a plane of general symmetry of the line of transmission including the direction of transmission, said lateral vias contributing for said transmission line to an electromagnetic bandgap structure, the transmission line further comprising an electrically conductive plate and a sticky structure, spacing and electrically insulating an essentially flat face of said electrically conductive plate of an essentially flat face of the printed circuit structure opposite the metal layer forming a ground plane. Flat surfaces are understood to be flat subject to the presence of local concavities.
Mais en plus, la structure de l'invention présente les caractéristiques originales selon lesquelles la structure collante est amincie, voire interrompue, au droit du plan de symétrie générale, laissant un volume libéré s'étendant dans la direction de transmission entre la structure de circuit imprimé et la plaque conductrice d'électricité pour la propagation d'ondes dans de l'air, un gaz ou le vide. But in addition, the structure of the invention has the original characteristics according to which the sticky structure is thinned, or even interrupted, in line with the plane of general symmetry, leaving a released volume extending in the direction of transmission between the circuit structure printed and the electrically conductive plate for the propagation of waves in air, a gas or a vacuum.
Grâce à cette caractéristique, on obtient des pertes linéiques faibles puisque l'onde se propage au moins en partie dans l'air, un gaz ou le vide, et pourtant on est en mesure de tirer bénéfice d'une structure à bande électromagnétique interdite dans un circuit imprimé, ce qui est facile à fabriquer et peut être fait de manière très peu encombrante. Thanks to this characteristic, we obtain low linear losses since the wave propagates at least partly in the air, a gas or a vacuum, and yet we are able to benefit from a structure with an electromagnetic band forbidden in a printed circuit, which is easy to manufacture and can be done in a very space-saving manner.
De manière optionnelle et avantageuse, les caractéristiques suivantes peuvent être incluses dans la ligne de transmission d'onde : la structure isolante collante peut être une couche unique de matériau adhésif double-face, ajourée autour du plan de symétrie générale ou amincie par la présence d'un méplat autour du même plan, le méplat étant de préférence placé du côté de la structure de circuit imprimé ; Optionally and advantageously, the following characteristics can be included in the wave transmission line: the sticky insulating structure can be a single layer of double-sided adhesive material, perforated around the plane of general symmetry or thinned by the presence of a flat around the same plane, the flat being preferably placed on the side of the circuit structure printed;
La ligne de transmission d'onde peut comprendre une piste métallique continue dans la direction de transmission, encadrant, avec la plaque conductrice d'électricité ledit volume libéré ; The wave transmission line may comprise a continuous metal track in the transmission direction, framing said released volume with the electrically conductive plate;
La ligne peut comprendre dans le plan de symétrie générale une rangée centrale de vias métallisées, ladite rangée encadrant, avec la plaque conductrice d'électricité, ledit volume libéré ; The line may comprise in the plane of general symmetry a central row of metallized vias, said row framing, with the electrically conductive plate, said released volume;
La ligne peut comprendre de part et d'autre du plan de symétrie générale des rangées de vias au nombre de deux à droite et deux à gauche, formant ensemble la structure à bande électromagnétique interdite ; la plaque conductrice d'électricité peut comprendre une plaque de plastique recouvert d'argent ; cela est de nature à diminuer fortement les pertes conductrices induites par le capot, celui-ci étant alors très conducteur la plaque conductrice d'électricité peut comprendre une structure de circuit imprimé recouverte de cuivre, notamment avec finition or-nickel ; la structure de circuit imprimé peut être constituée d'un circuit imprimé simple couche ; la plaque conductrice d'électricité peut être une semelle lisse ou un capot ; elle peut éventuellement être usinée pour augmenter le volume libéré ; The line can include on either side of the plane of general symmetry rows of vias numbering two on the right and two on the left, together forming the forbidden electromagnetic band structure; the electrically conductive plate may comprise a silver-coated plastic plate; this is likely to greatly reduce the conductive losses induced by the cover, the latter then being very conductive; the electrically conductive plate may comprise a printed circuit structure covered with copper, in particular with a gold-nickel finish; the printed circuit structure may consist of a single-layer printed circuit; the electrically conductive plate can be a smooth sole or a cover; it can possibly be machined to increase the volume released;
Le volume libéré peut être rempli d'air ou de mousse et d'air, ou amené ou maintenu sous vide. The released volume can be filled with air or foam and air, or brought or maintained under vacuum.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une ligne de transmission d'onde comprenant une étape de mise en place dans une structure de circuit imprimé s'étendant dans une direction de transmission de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé comportant sur une face une couche métallique conductrice d'électricité formant plan de masse, de vias latérales métallisées percées dans la structure de circuit imprimé, connectées électriquement à ladite couche métallique et disposées de part et d'autre d'un plan de symétrie générale de la ligne de transmission incluant la direction de transmission, les vias contribuant à une structure de bande interdite de la ligne de transmission d'onde une étape de préparation d'une face essentiellement plane d'une plaque conductrice d'électricité et d'une face essentiellement plane de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique formant plan de masse et une étape de préparation d'une structure collante, dimensionnée pour solidariser ladite plaque conductrice d'électricité et la structure de circuit imprimé par leurs faces essentiellement planes, tout en les espaçant et les isoler électriquement l'un de l'autre, une étape de solidarisation de la plaque conductrice d'électricité et de la structure de circuit imprimée à l'aide de la structure collante. The invention also relates to a method of manufacturing a wave transmission line comprising a step of placement in a printed circuit structure extending in a transmission direction of the transmission line, the printed circuit structure comprising on one side an electrically conductive metallic layer forming a ground plane, metallized lateral vias pierced in the printed circuit structure, electrically connected to said metallic layer and arranged on either side of a plane of general symmetry of the transmission line including the direction of transmission, the vias contributing to a band gap structure of the wave transmission line a step of preparing a face essentially plane of an electrically conductive plate and an essentially flat face of the printed circuit structure opposite the metal layer forming a ground plane and a step of preparing a sticky structure, dimensioned to secure said electrically conductive plate electricity and the printed circuit structure by their essentially flat faces, while spacing them and electrically insulating them from each other, a step of securing the electrically conductive plate and the printed circuit structure to the help of sticky structure.
Le procédé est particulier parce que la structure collante est une feuille d'adhésif double- face et au cours de sa préparation, elle est idéalement ajourée par une découpe ou amincie par réalisation d'un méplat, puis est positionné au cours de l'étape de solidarisation en laissant un volume libéré s'étendant dans la direction de transmission entre la structure de circuit imprimé et ladite plaque conductrice d'électricité pour la propagation d'ondes dans de l'air, un gaz ou le vide. The process is particular because the sticky structure is a sheet of double-sided adhesive and during its preparation, it is ideally perforated by cutting or thinned by making a flat surface, then is positioned during the step securing by leaving a released volume extending in the direction of transmission between the printed circuit structure and said electrically conductive plate for the propagation of waves in air, a gas or a vacuum.
Cela permet de structurer une cavité d'air avec les processus de production connus. Le guide d'onde obtenu est ultra-compact, avec des bonnes performances : les pertes linéiques sont très limitées. On a de plus une structure sans continuité électrique entre les faces opposées de l'empilement, ce qui est plus pratique à l'usage, mais qui peut néanmoins contenir l'onde grâce à la structure groove-gap (structure à bande électromagnétique interdite) constituée par les vias latérales. This makes it possible to structure an air cavity with known production processes. The waveguide obtained is ultra-compact, with good performance: linear losses are very limited. We also have a structure without electrical continuity between the opposite faces of the stack, which is more practical in use, but which can nevertheless contain the wave thanks to the groove-gap structure (structure with forbidden electromagnetic band) constituted by the lateral vias.
La présentation de l'invention va être poursuivie en relation avec les figures annexées qui sont présentées à titre illustratif. The presentation of the invention will be continued in relation to the appended figures which are presented for illustrative purposes.
La figure 1 est un schéma d'ensemble de la ligne de transmission selon un mode de réalisation de l'invention, vu de trois quart, et en éclaté. La figure 2 est une vue de la ligne de transmission de la figure 1, en coupe - un agrandissement de la zone de la cavité étant de plus présenté à côté de la figure principale. Figure 1 is an overall diagram of the transmission line according to one embodiment of the invention, seen from three quarters, and exploded. Figure 2 is a view of the transmission line of Figure 1, in section - an enlargement of the cavity area being further shown next to the main figure.
La figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, avec encore un agrandissement de la zone de la cavité présentée à côté de la figure principale. Figure 3 is a sectional view of another embodiment of the invention, with a further enlargement of the area of the cavity presented next to the main figure.
La figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention. Figure 4 is a sectional view of another embodiment of the invention.
La figure 5 présente les étapes du procédé selon l'invention. Figure 5 presents the steps of the method according to the invention.
[Fig. 1] La figure 1 montre les éléments suivants, constituant une ligne de transmission d'onde selon un premier mode de réalisation de l'invention. [Fig. 1] Figure 1 shows the following elements, constituting a wave transmission line according to a first embodiment of the invention.
Un circuit imprimé aussi appelé PCB pour printed circuit board en anglais, en l'occurrence un circuit imprimé mono-couche 10, composé dans l'essentiel de son épaisseur d'une plaque de matériau diélectrique 12, ou isolant électrique, et portant sur une face inférieure une couche métallique conductrice 15, continue et formant un plan de masse électrique est utilisé. Sur l'autre face de la couche de matériau diélectrique, ou face supérieure, une couche métallique conductrice a pu être présente (le produit initial était donc un stackup core), mais elle a été en grande partie supprimée par un processus de gravure, ce qui laisse le matériau diélectrique affleurant sur une grande partie de la surface supérieure 17, celle-ci étant essentiellement plane. Alternativement, aucune couche de métal n'était présente initialement sur la surface supérieure (le produit initial était donc un laminate). L'épaisseur du circuit imprimé mono-couche 10 peut être de l'ordre de 4 mm. A printed circuit also called PCB for printed circuit board in English, in this case a single-layer printed circuit 10, composed in most of its thickness of a plate of dielectric material 12, or electrical insulator, and bearing on a lower face a conductive metal layer 15, continuous and forming an electrical ground plane is used. On the other side of the layer of dielectric material, or upper side, a conductive metallic layer may have been present (the initial product was therefore a stackup core), but it was largely removed by an etching process, which which leaves the dielectric material flush with a large part of the upper surface 17, the latter being essentially flat. Alternatively, no metal layer was initially present on the top surface (hence the initial product was a laminate). The thickness of the single-layer printed circuit 10 can be of the order of 4 mm.
La plaque de matériau diélectrique 12 est percée de part en part transversalement à la couche métallique conductrice 15 et à la surface supérieure 17, par des vias, alignées en cinq rangées. Les vias ont été formées selon un processus de perçage, puis métallisées, de telle sorte qu'elles sont en contact électrique avec le plan de masse formé de la couche métallique conductrice 15 formant le plan de masse. Elles sont donc toutes au même potentiel électrique. La rangée centrale de vias est, sur le mode de réalisation présenté, constituée de vias d'un diamètre légèrement plus élevé que celui des vias des autres rangées, qualifiées de vias latérales 20. Les cinq rangées sont disposées les unes par rapport aux autres de manière régulière, et surtout en respectant un plan de symétrie autour de la rangée centrale, dont les vias sont qualifiées de vias centrales 25. Au sein d'une rangée, les vias sont espacées de manière régulière. Les embouchures des vias sur la surface supérieure 17 peuvent être métallisées et présenter une forme de pastille métallique, qui, dans le cas des vias latérales 20 est un disque plein obstruant la via et constitué au-dessus du niveau de la plaque de matériau diélectrique 12, mais avec une épaisseur très fine, de l'ordre de 17 à 35 pm. Les embouchures des vias sur la couche métallique conductrice 15 peuvent être ouvertes ou obstruées, et assurent la connexion électrique entre la via et le pan de masse. The plate of dielectric material 12 is pierced right through transversely to the conductive metal layer 15 and to the upper surface 17, by vias, aligned in five rows. The vias were formed using a drilling process, then metallized, such that they are in electrical contact with the ground plane formed of the conductive metal layer 15 forming the ground plane. They are therefore all at the same electrical potential. The central row of vias is, in the embodiment presented, made up of vias of a diameter slightly larger than that of the vias of the other rows, referred to as lateral vias 20. The five rows are arranged in relation to each other in regularly, and above all respecting a plane of symmetry around the central row, the vias of which are called central vias 25. Within a row, the vias are evenly spaced. The mouths of the vias on the upper surface 17 can be metallized and have the shape of a metal pellet, which, in the case of the lateral vias 20, is a solid disc obstructing the via and formed above the level of the plate of dielectric material 12 , but with a very thin thickness, of the order of 17 to 35 pm. The mouths of the vias on the conductive metal layer 15 can be open or obstructed, and provide the electrical connection between the via and the ground panel.
Une piste métallique conductrice 30 a été mise en place sur les embouchures des vias centrales 25 du côté de la surface supérieure 17. Elle peut résulter de la préservation le long de son emplacement, de la couche métallique qui était présent originellement sur la face supérieure 17 et qui a été gravée sur la plus grande partie de la surface, ou elle peut résulter aussi d'un dépôt métallique ultérieur à la suppression de la couche métallique par gravure. De préférence, les embouchures des vias centrales 25 sont bouchées par la couche métallique de la piste, et de préférence, la piste métallique 30 est en contact électrique avec les vias de la rangée centrale et donc le plan de masse. La piste métallique 30 étant très mince - c'est un simple dépôt, d'une épaisseur à nouveau de 17 à 35 pm - sa présence ne remet pas en cause le caractère essentiellement plan de la surface 17. A conductive metal track 30 has been placed on the mouths of the central vias 25 on the side of the upper surface 17. It may result from the preservation along its location, of the metal layer which was originally present on the upper face 17 and which has been engraved on most of the surface, or it can also result from a metallic deposition subsequent to the removal of the metallic layer by engraving. Preferably, the mouths of the central vias 25 are blocked by the metal layer of the track, and preferably, the metal track 30 is in electrical contact with the vias of the central row and therefore the ground plane. The metal track 30 being very thin - it is a simple deposit, again with a thickness of 17 to 35 pm - its presence does not call into question the essentially planar character of the surface 17.
La piste métallique 30 est entourée de manière symétrique de deux rangées de via sur chacun de ses flancs. The metal track 30 is surrounded symmetrically by two rows of vias on each of its sides.
Sur la surface supérieure 17 est placé un adhésif double-face qui permet de fixer le circuit imprimé monocouche 10 à un capot 50, de part et d'autre de la piste. L'adhésif double-face est une nappe de matériau diélectrique revêtue sur ses deux faces d'une résine collante, qui adhère à la surface contre laquelle la nappe est placée. Il a une épaisseur relativement faible vis-à-vis de l'épaisseur de la plaque de matériau diélectrique, mais qui est un peu plus élevée que l'épaisseur de la piste métallique 30. Cet adhésif double face peut être appliqué sous la forme d'une nappe continue et ensuite retiré de la surface de la piste, par découpe, par exemple découpe laser, et décollement, ou alors il peut être découpé préalablement, à nouveau par découpe laser, en deux morceaux, chacun des deux morceaux étant appliqué d'un côté de la piste métallique 30. A la place d'une découpe laser, l'ajourement de la nappe d'adhésif peut être effectué à l'aide d'un emporte-pièce. Dans les deux cas, une pièce 40 ou 41 d'adhésif longe un bord de la piste sur l'un ou l'autre de ses côtés et recouvre la plaque de matériau diélectrique 12 et les embouchures des deux rangées de vias. Les pièces d'adhésif 40 et 41 peuvent longer les bords de la piste en s'arrêtant très précisément contre ces bords, ou les longer à distance en laissant un espace entre le bord de la pièce d'adhésif et le bord de la piste métallique, ou à l'inverse, recouvrir légèrement la piste, tout en laissant une grande partie de celle-ci non recouverte par l'adhésif. On the upper surface 17 is placed a double-sided adhesive which makes it possible to fix the single-layer printed circuit 10 to a cover 50, on either side of the track. Double-sided adhesive is a sheet of dielectric material coated on both sides with a sticky resin, which adheres to the surface against which the sheet is placed. It has a relatively low thickness compared to the thickness of the plate of dielectric material, but which is a little higher than the thickness of the metal track 30. This double-sided adhesive can be applied in the form of 'a continuous sheet and then removed from the surface of the track, by cutting, for example laser cutting, and peeling off, or it can be cut beforehand, again by laser cutting, into two pieces, each of the two pieces being applied one side of the metal track 30. Instead of laser cutting, the perforation of the adhesive layer can be carried out using a cookie cutter. In both cases, a piece 40 or 41 of adhesive runs along an edge of the track on one or the other of its sides and covers the plate of dielectric material 12 and the mouths of the two rows of vias. The adhesive pieces 40 and 41 can run along the edges of the track, stopping very precisely against these edges, or along them at a distance, leaving a space between the edge of the adhesive piece and the edge of the metal track. , or conversely, lightly cover the track, while leaving a large part of it uncovered by the adhesive.
L'épaisseur des pièces 40 et 41 peut être de moins de 100 pm, et elle est supérieure à 50 pm, ou au moins 40 pm. Elle peut aussi être supérieure, mais il y a un intérêt à utiliser une épaisseur fine pour miniaturiser la structure. Elle est en tout cas bien supérieure à l'épaisseur des pastilles métalliques bouchant les vias latérales, et de la piste métallique conductrice 30. The thickness of the parts 40 and 41 can be less than 100 pm, and it is greater than 50 pm, or at least 40 pm. It can also be greater, but there is an interest in using a thin thickness to miniaturize the structure. It is in any case much greater than the thickness of the metal pads blocking the side vias, and of the conductive metal track 30.
Le capot 50 est une pièce mécanique qui a une fonction structurale et est constituée en matériau plastique recouvert d'argent, ou en alliage d'aluminium recouvert d'argent, ou encore en cuivre recouvert d'une finition d'alliage or-nickel. Il a des dimensions latérales suffisantes pour recouvrir les cinq rangées de vias, et à tout le moins, il recouvre la piste métallique 30 et est fixé aux pièces 40 et 41, ce qui l'immobiliser du fait de la colle. The cover 50 is a mechanical part which has a structural function and is made of plastic material coated with silver, or of aluminum alloy coated with silver, or of copper covered with a gold-nickel alloy finish. It has sufficient lateral dimensions to cover the five rows of vias, and at the very least, it covers the metal track 30 and is attached to parts 40 and 41, which immobilizes it due to the glue.
La face 52 du capot est utilisée pour le coller aux pièces 40 et 41. Cette face est essentiellement plane. Face 52 of the cover is used to glue it to parts 40 and 41. This face is essentially flat.
Entre les deux pièces 40 et 41, au-dessus de la piste métallique 30 et en dessous du capot 50, se trouve une cavité allongée, ou tunnel 45, parallèle à la piste métallique 30, remplie par défaut d'air, mais qui peut aussi être mis sous vide dans certain mode de réalisation. Il a la largeur de la piste métallique 30, ou un peu moins si l'adhésif a recouvert une partie marginale de la piste métallique, ou un peu plus si l'adhésif ne colle pas au bord de la piste métallique 30. Il a la hauteur de l'épaisseur de la couche d'adhésif dans laquelle sont formées les pièces 40 et 41. Between the two parts 40 and 41, above the metal track 30 and below the cover 50, there is an elongated cavity, or tunnel 45, parallel to the metal track 30, filled by default with air, but which can also be placed under vacuum in certain embodiments. It has the width of the metal track 30, or a little less if the adhesive has covered a marginal part of the metal track, or a little more if the adhesive does not stick to the edge of the metal track 30. It has the width height of the thickness of the adhesive layer in which parts 40 and 41 are formed.
[Fig. 2] En figure 2, on voit la structure présentée en figure 1, en coupe selon un plan transversal à l'empilement formé de la plaque de matériau diélectrique 12 de l'adhésif et du capot 50, et également transversal aux rangées de vias et à la piste métallique 30. Le tunnel 45 est visible, et il est précisé ici qu'au lieu de s'étendre, au moins sur sa ligne centrale, entre la piste métallique 30 et le capot 50, il peut ne pas atteindre le capot, dans l'hypothèse où les deux pièces d'adhésif 40 et 41 n'ont pas été totalement séparées, mais qu'il reste une épaisseur amincie d'adhésif entre elles. Dans cette hypothèse, on a préalablement creusé la couche d'adhésif avant de l'appliquer sur la face supérieure 17 en sorte de former le tunnel 45 tout en lui conservant un plafond formé de la matière de la couche d'adhésif, amincie, sous la forme d'un méplat. La partie conservée de la couche d'adhésif, qui forme un pont entre les deux pièces 40 et 41 dans cette variante colle alors sur le capot 50, mais ne colle pas sur la piste métallique 30. [Fig. 2] In Figure 2, we see the structure presented in Figure 1, in section along a plane transverse to the stack formed of the plate of dielectric material 12 of the adhesive and the cover 50, and also transverse to the rows of vias and to the metal track 30. The tunnel 45 is visible, and it is specified here that instead of extending, at least on its central line, between the metal track 30 and the cover 50, it may not reach the cover , assuming the two pieces of adhesive 40 and 41 have not been completely separated, but there remains a thinned thickness of adhesive between them. In this hypothesis, the adhesive layer was previously dug before applying it to the upper face 17 so as to form the tunnel 45 while retaining a ceiling formed from the material of the adhesive layer, thinned, under the shape of a flat surface. The retained part of the adhesive layer, which forms a bridge between the two parts 40 and 41 in this variant then sticks to the cover 50, but does not stick to the metal track 30.
Le tunnel 45 constitue un guide d'onde rectangulaire, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il bénéficie de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l'onde transmise. De manière générale l'onde est confinée dans une lame d'air très fine et son environnement immédiat, référencé 100. The tunnel 45 constitutes a rectangular waveguide, between the conductive cover 50 and the metal track 30. It benefits from the presence of the two rows of vias on the left and the two rows of vias on the right to ensure a confinement effect of the transmitted wave. Generally speaking, the wave is confined in a very thin air blade and its immediate environment, referenced 100.
[Fig. 3] En figure 3, on a représenté un mode de réalisation alternatif, fondé sur le mode de réalisation de la figure 2, dans lequel on a rajouté deux tranchées 70 et 71 dans la matière de la plaque de matériau diélectrique 12, parallèles à la piste métallique 30, de part et d'autre de celle-ci, ouvertes sur la surface supérieure 17, et borgne du côté de la couche métallique conductrice qu'elles n'atteignent pas. Ces tranchées 70 et 71 qui sont des concavités locales dans une surface autrement plane, ne sont pas bouchées par les pièces 40 et 41 d'adhésif qui sont arrêtées en sorte de laisser une continuité d'air entre leur volume et celui du tunnel 45. Ainsi, les tranchées 70 et 71 constituent un espace d'air continu avec le tunnel 45, fermé par un périmètre dans toutes les directions transversales, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il y a donc un guide d'onde en forme de U, dont les deux tranchées constituent les bras, et le tunnel la base. Il bénéficie de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l'onde transmise. Les deux branches du U peuvent être symétriques, ou non symétriques. [Fig. 3] In Figure 3, an alternative embodiment is shown, based on the embodiment of Figure 2, in which two trenches 70 and 71 have been added in the material of the plate of dielectric material 12, parallel to the metal track 30, on either side of it, open on the upper surface 17, and blind on the side of the conductive metal layer which they do not reach. These trenches 70 and 71, which are local concavities in an otherwise flat surface, are not blocked by the adhesive pieces 40 and 41 which are stopped so as to leave air continuity between their volume and that of the tunnel 45. Thus, the trenches 70 and 71 constitute a continuous air space with the tunnel 45, closed by a perimeter in all transverse directions, between the conductive cover 50 and the metal track 30. There is therefore a wave guide in U-shaped, of which the two trenches constitute the arms, and the tunnel the base. It benefits from the presence of the two rows of vias on the left and the two rows of vias on the right to ensure an effect of confinement of the transmitted wave. The two branches of the U can be symmetrical, or not symmetrical.
[Fig. 5] En figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation alternatif, fondé sur le mode de réalisation de la figure 2, dans lequel on a rajouté un méplat 80 dans la matière du capot 50, parallèle à la piste métallique 30, au droit de celle-ci, ouvert sur la face inférieure du capot, qui fait face au circuit imprimé monocouche 10. Ce méplat 80, une concavité locale dans une surface autrement plane, constitue un amincissement du capot, mais celui-ci n'est pas percé. Ainsi, le méplat 80 constitue un espace d'air continu avec le tunnel 45, fermé par un périmètre dans toutes les directions transversales. Il y a donc un guide d'onde, en l'occurrence en forme de rectangle, ou de l'adjonction de deux rectangles l'un à l'autre, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il bénéficie à nouveau de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l'onde transmise. [Fig. 5] In Figure 4, another alternative embodiment is shown, based on the embodiment of Figure 2, in which a flat 80 has been added in the material of the cover 50, parallel to the metal track 30, at the right of it, open on the lower face of the cover, which faces the single-layer printed circuit 10. This flat 80, a concavity local in an otherwise flat surface, constitutes a thinning of the cover, but it is not pierced. Thus, the flat 80 constitutes a continuous air space with the tunnel 45, closed by a perimeter in all transverse directions. There is therefore a wave guide, in this case in the shape of a rectangle, or the addition of two rectangles one to the other, between the conductive cover 50 and the metal track 30. It again benefits of the presence of the two rows of vias on the left and the two rows of vias on the right to ensure an effect of confinement of the transmitted wave.
Des calculs de champ électrique ont montré qu'avec ces configurations, le champ électrique est cloisonné au-dessus de la piste métallique et circule peu dans le matériau diélectrique, ce qui permet de limiter les pertes linéiques. Electric field calculations have shown that with these configurations, the electric field is partitioned above the metal track and circulates little in the dielectric material, which makes it possible to limit linear losses.
A titre de variante, il est possible de déposer ou injecter dans le volume du tunnel une mousse, composée par sa structure d'une importante proportion volumique d'air. Une telle mousse ou injectée peut aussi être déposée dans les tranchées et dans le méplat des modes de réalisation alternatifs. As a variant, it is possible to deposit or inject into the volume of the tunnel a foam, composed by its structure of a significant volume proportion of air. Such foam or injected can also be deposited in the trenches and in the flat of alternative embodiments.
Egalement, à titre de variante, il est possible de placer entre le capot et le circuit imprimé mono-couche, non pas une couche d'adhésif double-face, mais un ensemble multi-couches ayant des propriétés adhésives sur la face supérieur et la face inférieure, et entre celles-ci une couche d'écartement. Also, as a variant, it is possible to place between the cover and the single-layer printed circuit, not a layer of double-sided adhesive, but a multi-layer assembly having adhesive properties on the upper face and the lower face, and between these a spacer layer.
[Fig. 5] La figure 5 montre les étapes de l'invention : au cours de l'étape El, on prépare le circuit imprimé, notamment en perçant et en métallisant les vias 20 et 25, en gravant la face qui va être collée si elle porte initialement du métal, et en déposant la piste qui va servir de nervure, en s'assurant que l'épaisseur du dépôt métallique constituant la piste reste mince vis-à-vis de l'épaisseur de l'adhésif qui va être utilisé pour solidariser le circuit imprimé au capot. De manière générale, on s'assure que la surface du circuit imprimé qui va être utilisée pour coller le capot est bien plane. [Fig. 5] Figure 5 shows the steps of the invention: during step El, the printed circuit is prepared, in particular by drilling and metallizing the vias 20 and 25, by engraving the face which will be glued if it carries initially metal, and by depositing the track which will serve as a rib, ensuring that the thickness of the metal deposit constituting the track remains thin compared to the thickness of the adhesive which will be used to secure the printed circuit on the cover. Generally speaking, we ensure that the surface of the printed circuit which will be used to glue the cover is very flat.
Au cours de l'étape E2, on prépare le capot, par exemple en métallisant à l'argent une plaque de plastique, et en s'assurant que la surface de la plaque qui va être utilisée pour coller le circuit imprimé est bien plane. Au cours de l'étape E3, on prépare l'adhésif double-face qui va être utilisé. Il peut être protégé par des films protecteurs sur ses deux faces. Il est d'une dimension qui permet de coller les deux côtés de la nervure, autrement dit les deux côtés de la piste, au capot, en s'étendant tendu à plat d'un côté à l'autre de la piste. Pour sa portion qui va être au droit de la piste, sans qu'il soit indispensable qu'on retienne exactement la même largeur, l'adhésif est ajouré par application d'une découpe laser ou utilisation d'un emporte-pièce. Ainsi, on sépare les pièces 40 et 41 visualisés en figure 1. Elles peuvent être séparées totalement, ou si l'ajourage est limité à une partie de leur longueur dans la direction de la propagation de l'onde, alors les pièces 40 et 41 peuvent rester solidaires à l'une ou l'autre, de leurs deux extrémités dans la direction de propagation, voire aux deux extrémités. During step E2, the cover is prepared, for example by metallizing a plastic plate with silver, and ensuring that the surface of the plate which will be used to glue the printed circuit is very flat. During step E3, the double-sided adhesive which will be used is prepared. It can be protected by protective films on both sides. It is of a size which allows the two sides of the rib, in other words the two sides of the track, to be bonded to the cover, extending tautly from one side of the track to the other. For the portion which will be at the right of the track, without it being essential that we retain exactly the same width, the adhesive is perforated by applying a laser cut or using a cookie cutter. Thus, we separate the parts 40 and 41 shown in Figure 1. They can be separated completely, or if the perforation is limited to part of their length in the direction of propagation of the wave, then the parts 40 and 41 can remain attached at one or the other, at their two ends in the direction of propagation, or even at both ends.
Alternativement, les pièces 40 et 41 peuvent être préparées séparément, et à aucun moment n'avoir été reliées. Alternatively, parts 40 and 41 may be prepared separately, and at no time have they been connected.
Alternativement, l'adhésif est aminci par réalisation d'un méplat, qui enlève une portion de l'épaisseur de l'adhésif sur une face ou une autre de celui-ci, et de préférence sur la face qui aurait pu être au contact de la piste. Ainsi, la colle destinée à entrer en contact avec le capot peut être maintenue sur toute la surface, mais la colle destinée à entrer en contact avec la piste ou le circuit imprimé est supprimée, ainsi qu'une partie de l'épaisseur de l'adhésif.Alternatively, the adhesive is thinned by making a flat surface, which removes a portion of the thickness of the adhesive on one side or another of it, and preferably on the side which could have been in contact with Track. Thus, the glue intended to come into contact with the cover can be maintained on the entire surface, but the glue intended to come into contact with the track or the printed circuit is removed, as well as part of the thickness of the adhesive.
A la place d'un adhésif mono-couche, un multi-couches peut être utilisé, avec entre deux couches adhésives, une épaisseur d'un isolant comme une mousse. Instead of a single-layer adhesive, a multi-layer can be used, with between two adhesive layers, a thickness of insulation such as foam.
L'adhésif mono-couche ou multi-couches a une fonction d'espacement : il tient à distance le circuit imprimé du capot conducteur, et les isole électriquement l'un de l'autre, tout en assurant leur maintien l'un à l'autre. The single-layer or multi-layer adhesive has a spacing function: it keeps the printed circuit at a distance from the conductive cover, and electrically insulates them from each other, while ensuring they are held together. 'other.
Au cours d'une étape E4 d'assemblage, on active l'adhésif des deux faces de la structure adhésive, notamment en enlevant les films protecteurs, et on fixe le capot sur le circuit imprimé, en s'assurant que les bords des pièces 40 et 41 soient parallèles à l'alignement des vias centrales et / ou aux bords de la piste métallique 30. During an assembly step E4, the adhesive is activated on both sides of the adhesive structure, in particular by removing the protective films, and the cover is fixed on the printed circuit, ensuring that the edges of the parts 40 and 41 are parallel to the alignment of the central vias and/or to the edges of the metal track 30.
A la place d'un adhésif double-face, un prepreg ou une couche de colle peut être utilisé. Instead of a double-sided adhesive, a prepreg or a layer of glue can be used.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ligne de transmission d'onde (1) comprenant une structure de circuit imprimé (10) s'étendant dans une direction de transmission (D) de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé (10) comportant sur une face une couche métallique (15) conductrice d'électricité formant plan de masse, la structure de circuit imprimé (10) étant, pour contribuer à une structure à bande électromagnétique interdite de la ligne de transmission d'onde, percée de vias latérales (20) métallisées connectées électriquement à ladite couche métallique (15) et disposées de part et d'autre d'un plan (P) de symétrie générale de la ligne de transmission (1) incluant la direction de transmission (D), la ligne de transmission (1) comprenant de plus une plaque (50) conductrice d'électricité et une structure collante (40, 41), espaçant et isolant électriquement une face essentiellement plane (52), sous réserve de concavités locales, de ladite plaque (50) conductrice d'électricité d'une face essentiellement plane (17), sous réserve de concavités locales, de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique (15) formant plan de masse, caractérisée en ce que la structure collante (40, 41) est amincie, voire interrompue, au droit du plan (P) de symétrie générale, laissant un volume libéré (45) s'étendant dans la direction de transmission (D) entre la structure de circuit imprimé (10) et ladite plaque (50) conductrice d'électricité pour la propagation d'ondes dans de l'air, un gaz ou le vide. 1. Wave transmission line (1) comprising a printed circuit structure (10) extending in a transmission direction (D) of the transmission line, the printed circuit structure (10) comprising on one side a electrically conductive metal layer (15) forming ground plane, the printed circuit structure (10) being, to contribute to an electromagnetic bandgap structure of the wave transmission line, pierced with metallized lateral vias (20) electrically connected to said metal layer (15) and arranged on either side of a plane (P) of general symmetry of the transmission line (1) including the direction of transmission (D), the transmission line (1 ) further comprising an electrically conductive plate (50) and a sticky structure (40, 41), spacing and electrically insulating an essentially flat face (52), subject to local concavities, of said electrically conductive plate (50). electricity of an essentially flat face (17), subject to local concavities, of the printed circuit structure opposite the metal layer (15) forming ground plane, characterized in that the sticky structure (40, 41) is thinned , or even interrupted, to the right of the plane (P) of general symmetry, leaving a released volume (45) extending in the direction of transmission (D) between the printed circuit structure (10) and said plate (50) conductive d electricity for the propagation of waves in air, a gas or a vacuum.
2. Ligne de transmission d'onde (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure isolante collante (40, 41) est une couche unique de matériau adhésif double-face, ajourée autour du plan (P) de symétrie générale ou amincie par la présence d'un méplat autour du même plan (P), le méplat étant placé du côté de la structure de circuit imprimé. 2. Wave transmission line (1) according to claim 1, characterized in that the sticky insulating structure (40, 41) is a single layer of double-sided adhesive material, perforated around the plane (P) of general symmetry or thinned by the presence of a flat around the same plane (P), the flat being placed on the side of the printed circuit structure.
3. Ligne de transmission d'onde (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une piste métallique continue (30) dans la direction de transmission (D), encadrant, avec la plaque (50) conductrice d'électricité ledit volume libéré (45). 3. Wave transmission line (1) according to claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises a continuous metal track (30) in the transmission direction (D), framing, with the plate (50 ) electrically conductive said released volume (45).
4. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend dans le plan (P) de symétrie générale une rangée centrale de vias (25) métallisées, ladite rangée encadrant, avec la plaque (50) conductrice d'électricité, ledit volume libéré (45). 4. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises in the plane (P) of general symmetry a central row of metallized vias (25), said row framing, with the electrically conductive plate (50), said released volume (45).
5. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend de part et d'autre du plan (P) de symétrie générale des rangées de vias (20) au nombre de deux à droite et deux à gauche, formant ensemble la structure à bande électromagnétique interdite. 5. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises on either side of the plane (P) of general symmetry rows of vias (20) at number of two on the right and two on the left, together forming the electromagnetic bandgap structure.
6. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plaque (50) conductrice d'électricité comprend une plaque de plastique recouvert d'argent. 6. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrically conductive plate (50) comprises a plastic plate coated with silver.
7. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la plaque (50) conductrice d'électricité comprend une structure de circuit imprimé recouverte de cuivre avec finition or-nickel. 7. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrically conductive plate (50) comprises a printed circuit structure covered with copper with a gold-nickel finish.
8. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la structure de circuit imprimé (10) est constituée d'un circuit imprimé simple couche. 8. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the printed circuit structure (10) consists of a single-layer printed circuit.
9. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la plaque (50) conductrice d'électricité est une semelle lisse ou un capot.9. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the electrically conductive plate (50) is a smooth sole or a cover.
10. Ligne de transmission d'onde (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que volume libéré (45) est rempli d'air ou de mousse et d'air, ou amené ou maintenu sous vide. 10. Wave transmission line (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the released volume (45) is filled with air or foam and air, or brought or maintained under vacuum.
11. Procédé de fabrication d'une ligne de transmission d'onde (1) comprenant une étape de mise en place (El) dans une structure de circuit imprimé (10) s'étendant dans une direction de transmission (D) de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé (10) comportant sur une face une couche métallique (15) conductrice d'électricité formant plan de masse, de vias latérales (20) métallisées percées dans la structure de circuit imprimé, connectées électriquement à ladite couche métallique (15) et disposées de part et d'autre d'un plan (P) de symétrie générale de la ligne de transmission (1) incluant la direction de transmission (D), les vias latérales étant pour contribuer à une structure à bande électromagnétique interdite de la ligne de transmission d'onde, une étape de préparation (E2) d'une face essentiellement plane (52), sous réserve de concavités locales, d'une plaque (50) conductrice d'électricité et d'une face essentiellement plane (17), ), sous réserve de concavités locales, de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique (15) formant plan de masse et une étape de préparation (E3) d'une structure collante (40, 41), dimensionnée pour solidariser ladite plaque (50) conductrice d'électricité et la structure de circuit imprimé par lesdites faces essentiellement planes (17, 52), tout en les espaçant et les isoler électriquement l'un de l'autre, une étape de solidarisation (E4) de la plaque conductrice d'électricité et de la structure de circuit imprimée à l'aide de la structure collante (40, 41), le procédé de fabrication d'une ligne de transmission d'onde étant caractérisé en ce que la structure collante (40, 41) est une feuille d'adhésif double-face et au cours de sa préparation (E3), elle est ajourée par une découpe ou amincie par réalisation d'un méplat, puis est positionné au cours de l'étape de solidarisation en laissant un volume libéré (45) s'étendant dans la direction de transmission (D) entre la structure de circuit imprimé (10) et ladite plaque (50) conductrice d'électricité pour la propagation d'ondes dans de l'air, un gaz ou le vide. 11. Method for manufacturing a wave transmission line (1) comprising an installation step (El) in a printed circuit structure (10) extending in a transmission direction (D) of the line transmission, the printed circuit structure (10) comprising on one face an electrically conductive metal layer (15) forming a ground plane, metallized lateral vias (20) pierced in the printed circuit structure, electrically connected to said layer metallic (15) and arranged on either side of a plane (P) of general symmetry of the transmission line (1) including the direction of transmission (D), the lateral vias being to contribute to a strip structure prohibited electromagnetic wave transmission line, a step of preparing (E2) an essentially flat face (52), subject to local concavities, an electrically conductive plate (50) and a face essentially planar (17), ), subject to local concavities, of the printed circuit structure opposite the metal layer (15) forming ground plane and a step of preparation (E3) of a sticky structure (40, 41) , dimensioned to join said electrically conductive plate (50) and the printed circuit structure by said essentially flat faces (17, 52), while spacing them and electrically insulating them from one another, a joining step (E4) of the electrically conductive plate and the printed circuit structure using the sticky structure (40, 41), the method of manufacturing a wave transmission line being characterized in that the sticky structure (40, 41) is a sheet of double-sided adhesive and during its preparation (E3), it is perforated by a cut or thinned by making a flat surface, then is positioned during the step securing by leaving a released volume (45) extending in the transmission direction (D) between the printed circuit structure (10) and said electrically conductive plate (50) for the propagation of waves in the air, gas or vacuum.
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