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Technologie Hybride ACCUEIL Principes Généraux Procédé de fabrication

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Présentation au sujet: "Technologie Hybride ACCUEIL Principes Généraux Procédé de fabrication"— Transcription de la présentation:

1 Technologie Hybride ACCUEIL Principes Généraux Procédé de fabrication
Lycée Christophe COLOMB 154 rue de Boissy Sucy-en-Brie ACCUEIL Technologie Hybride Principes Généraux Procédé de fabrication Outils de fabrication Avantages technologiques Choix technologiques concernant l’oscillateur Colpitts *Lexique Remerciements Quitter

2 « Définition de la technologie Hybride »
Accueil Principes Généraux « Définition de la technologie Hybride  » Un sous-système électronique dans lequel quelques circuits intégrés (empaqueté ou non) et des composants discrets sont attachés directement à un substrat commun. Les connexions entre les composants sont formées sur la surface du substrat, quelques composants comme des résistances et les inductances peuvent être fabriqués directement sur le substrat. Le procédé est additif (on ajoute les pistes), contrairement à une technologie classique, où l’on vient supprimer du cuivre (insolation –révélation). La dissipation thermique est directement assurée par le substrat (généralement de l’alumine Al2O3), générant une économie de place et de coût (pas d’ajout de dissipateurs). Pages suivantes quelques exemples

3 Quelques exemples Accueil Bouchon 50 W
Oscillateur Colpitts* Projet 2003 Jauge de carburant Récepteur FM Emetteur FM Autres exemples Retour Zoom sur le bouchon 50 W

4 (pistes et résistances sérigraphiées)
Accueil Autre exemple 1 Carte « nue » (pistes et résistances sérigraphiées) Carte complète Puces de silicium Résistances sérigraphiées Résistances et condensateurs CMS* Retour Autre exemple 2

5 Autre exemple 2 : oscillateur compensé en température
Accueil Carte « nue » (pistes uniquement) Carte « complète » varicap Lame de quartz puce 3 plots permettant de soutenir une lame de quartz bobine La carte est ensuite mise en boîtier Retour suite

6 Le bouchon 50 W Accueil Accueil Retour Vers résistances sérigraphiées
Schéma électrique équivalent : Description de la réalisation du bouchon : C’est mécaniquement que les résistances vont être mises en parallèle. Réalisation 3 Contacts 2 résistances sérigraphiées de 100 W en parallèle Retour Vers résistances sérigraphiées

7 Les résistances sérigraphiées
Accueil Les résistances sérigraphiées Ce ne sont pas des résistances classiques (traversantes ou CMS*). Elles peuvent être négatives. Il s’agit d’une encre résistive déposée sur un substrat d’alumine. On dispose d’un pot d’encre par décade (…10W 100W 1kW 10kW 1MW….) Un carré correspond à une résistance de la valeur du pot (ex. : 100 W), quelle que soit la dimension du coté. La taille influe sur la puissance dissipable. On crée toujours une résistance inférieure à la valeur désirée, puis on vient l’ajuster au laser pour obtenir la valeur particulière. Résistance de puissance Résistances de signal Retour Le choix de l’encre

8 Choix de l’encre Accueil
Devant la quantité de fabricants, notre industriel a choisi de se limiter à 2 fournisseurs. Un seul étant trop risqué en cas de rupture d’approvisionnement. Par ce choix, il se « limite » à quelques milliers de références d’encre. Ses 2 fournisseurs sont : ESL et Dupont de Nemours. On peut distinguer 3 critères dans le choix de l’encre : La capacité de l’encre à la brasure. Le rôle de l’encre. Le prix. 6 Matériaux (métaux nobles) sont utilisés pour les encres : Or (Au) – Platine (Pt) – Palladium (Pd) – Argent (Ag) – Nickel (Ni) – Aluminium (Al) Des propriétés de ceux-ci, on détermine la composition de l’encre qu’il faudra utiliser. Retour Propriétés des métaux

9 Propriétés des métaux utilisés pour les encres
Accueil Nom avantages inconvénient Résistivité coût Or (Au) Stable (pas d’oxydation) Possibilité de sérigraphie fine Bonne aptitude au bonding Lourd – cher Se dissout dans l’étain 2mW/ 24 €/g Platine (Pl) Stable Utilisé pour la réalisation de capteur (sonde PT100) Lourd – très cher Ne se soude pas ou très mal 100mW/ 29 €/g Palladium (Pd) Utilisé en combinaison avec d’autres métaux Relativement lourd Insoudable 60mW/ 23 €/g Argent (Ag) Peu stable (il se passive : tendance à bouger à l’air libre) Soudabilité excellente Moins lourd 4 €/g Nickel (Ni) Aluminium (Al) Utilisés pour les capteurs Insoudables 7 €/g Retour Le bouchon 50 W

10 Les résistances du bouchon 50 W
Accueil Les résistances du bouchon 50 W La fabrication de la résistance s’effectue grâce à un masque qui protège les zones à ne pas encrer. Pour les fabriquer, le constructeur doit définir : L’encre à utiliser, en fonction (entre autre) de la valeur que l’on veut obtenir. La valeur est ensuite rectifiée par un ajustage L.A.S.E.R.* La forme que devra prendre la résistance, qui déterminera les caractéristiques fréquentielles de celle-ci. Retour Suite

11 Exemple du bouchon 50 W (1/3)
Accueil Détermination des besoins : Plan de masse du dessous Conducteurs du dessus Résistances 3 types d’encre à priori Le plan de masse : On cherche : une bonne tenue à la brasure et une faible résistivité On choisit : une encre à base d’argent et de platine (réf. : 9597) Les conducteurs du dessus : On cherche : une encre soudable et compatible avec l’encre résistive On choisit : une encre argent – palladium – platine (réf. : 9562) Les résistances : On cherche : ici une montée en fréquence, donc c’est avant tout la forme qui va être imposée. (plus trapézoïdale que rectangulaire) (réf.: 3980) Retour suite

12 Exemple du bouchon 50 W (2/3)
Accueil Exemple du bouchon 50 W (2/3) Pour des résistances classiques, les critères de choix sont les suivants : La décade à utiliser TCR : coefficient de température Aptitude à dissiper la puissance Capacité à supporter les surtensions La possibilité de sérigraphier à grande vitesse Retour suite

13 Exemple du bouchon 50 W (3/3)
Accueil Exemple du bouchon 50 W (3/3) Pour les résistances en hyperfréquence (fréquence supérieure au GHz) La géométrie est imposée (trapézoïdale) Le facteur place : la résistance la plus grande possible pour dissiper la maximum de puissance Un mélange d’encre pour obtenir une valeur particulière. (Pour obtenir 200W, on mélange 100W et un peu de 1kW) Retour suite

14 Exemple de la résistance de 200 W
Accueil Exemple de la résistance de 200 W Retour suite

15 Accueil L’ajustage L.A.S.E.R. Principe : On vient détourner les lignes de courants électrique. On diminue ainsi la section S de passage et augmentant par là-même la longueur L de certaines lignes de courant , donc la résistance. R : résistivité en W.m L : longueur en m S la section en m2 R=r.L/S Résistance Lignes de courant Avant ajustage R=R1 Après ajustage R=R2>R1 Retour suite

16 Accueil Choix technologiques et économiques concernant l’oscillateur Colpitts (1/4) Pourquoi de l’hybride ? Ici, dans un but pédagogique, pour faire connaître cette technologie. Pourquoi des résistances CMS et pas sérigraphiées ? Le choix n’est pas guidé par un critère d’encombrement. 3 oscillateurs de fréquences différentes qui nécessitent : 3 programmes distincts d’ajustage L.A.S.E.R. 1 masque par oscillateur, les empreintes n’étant pas les mêmes pour chacun d’eux. Ce qui complique considérablement la production, alors que le temps nous est compté : d’où le choix de composants CMS. Retour suite

17 Accueil Choix technologiques et économiques concernant l’oscillateur Colpitts (2/4) Choix du conducteur : On utilise le même conducteur que pour le dessus du bouchon 50W, qui est un bon compromis (réf. : 9562). Composé d’argent Ag, Palladium Pd et Platine Pl, il présente : une faible résistivité (4mW/carré) un bon comportement à la soudure un prix intéressant De plus, il permet une sérigraphie à grande vitesse. Retour suite

18 Accueil Choix technologiques et économiques concernant l’oscillateur Colpitts (3/4) Choix du vernis : Le but du vernis est de détourer les zones de soudure. On utilise habituellement un vernis de couleur verte. Ici, le vernis est bleu, ce qui n’est pas son unique caractéristique. Son avantage est, que comme le conducteur, il se cuit à 850°C (réf. : D4913). Le choix est ici guidé par une commodité de production : on cuit en même temps le conducteur et le vernis (un seul passage au four à 850°C). Retour suite

19 Accueil Choix technologiques et économiques concernant l’oscillateur Colpitts (4/4) Choix de la crème à souder : Le choix de l’industriel s’est porté sur la référence NC3701GC. Il s’agit d’un alliage : 62% d’étain Sn 36% de plomb Pb 2% d’argent Ag Les 2% d’argent sont présent pour saturer la soudure : c’est-à-dire prévenir la migration de métaux dans la soudure. Le point de fusion est de 180°C, plus bas que pour les autres composants (850°C) pour éviter de tout refondre ce qui ferait dériver l’ensemble. Retour suite

20 Avantages Accueil Gain en intégration : réduction par 4 de la taille de circuit utile réduisant ainsi la part du coût liée à la surface. Gain en fréquence : plus la taille est réduite, plus les fréquences mises en jeu peuvent être élevées. Meilleure résistance climato-mécanique : température, chocs, accélération. (Idéal pour les applications militaires et l’avionique). Meilleur MTBF* : Mean Time Between Failure. illustration Retour suite

21 Illustration de la réduction de taille
Exemple de la carte émulateur 68 HC 11 version hybride version classique (composants traversants) version C.M.S. Retour

22 Outils de Fabrication Machines à sérigraphier Accueil Retour
Masque de sérigraphie

23 Masque de sérigraphie Accueil Masque pour l’oscillateur
Colpitts du projet 2003. Un masque permet la création en série de 20 oscillateurs. Retour suite

24 Procédé de Fabrication (1/4)
Accueil Ces étapes sont valables pour toutes réalisations. (classiques CMS ou hybride) Retour suite

25 Procédé de Fabrication (2/4)
Accueil Etapes de préparation en vue de la sérigraphie Retour suite

26 Procédé de Fabrication (3/4)
Accueil Sérigraphie des pistes et des résistances Retour suite

27 Procédé de Fabrication (4/4)
Accueil Finalisation et contrôle Vidéos de dépose C.M.S. Dépose de composant CMS Changement d’outil de dépose Retour suite

28 Lexique Accueil suite Retour
Brasure : Soudure faite avec un métal ou un alliage d’apport dont le point de fusion est inférieur à celui du métal à assembler.   Soudure : Composition métallique utilisée pour souder. Souder : Joindre à chaud des pièces de métal ou de matière fusible de manière à former un tout solidaire. M.T.B.F. : Mean Time Between Failure (temps moyen entre 2 pannes) Oscillateurs Colpitts : La partie filtrage de l’oscillateurs est constituée de 2 capacités et d’un composant selfique (ou se comportant comme tel). L.A.S.E.R. : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Générateur d’onde électromagnétique fonctionnant sur le principe de l’émission stimulée d’un rayonnement monochromatique cohérent). C.M.S. : Composants Montés en Surface (non traversants). suite Retour

29 Remerciements à : Accueil
M. Tartière pour la Société H.C.T. Hybrid Concept Technology Toute l’équipe pédagogique du Lycée Ch. Colomb (MM. Allègre, Allindré, Carrillo, Pelletier, Veuillerot, Vo et Mlle Bousquet) fin Retour


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