EP-4181638-B1 - IMPROVED MANUFACTURING METHOD FOR FERRITE CIRCULATOR INTEGRATED IN MULTILAYER BOARD

Inventors

• KERTESZ, PHILIPPE
• CABAN-CHASTAS, DANIEL

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20221109

Claims (10)

1. A manufacturing method (200) of a component (150) constituted of a multilayer printed circuit board integrating a plurality of ferrite circulators (160), the method including the steps consisting of: - preparing (210) a plurality of magnets (12) and a plurality of ferrite disks (10); - bonding (220) the plurality of ferrite disks (10) on the surface onto a first conductive layer (22); - preparing (230) a first laminate (30) presenting, on one face, blind holes (38) and, on an opposite face, a second conductive layer (34); - encapsulating (240) the ferrite disks (10) in the first laminate, each ferrite disk being received in a corresponding blind hole (38); - etching (250) the first conductive layer (22) in order to form thereon a plurality of gyromagnetic cells (52), each gyromagnetic cell being located in line with a corresponding ferrite disk (10); - bonding (270) the plurality of magnets (12), each magnet being in line with a corresponding ferrite disk (10); - preparing (280) a second laminate (80), the second laminate presenting, on one face, blind holes (88) and, on an opposite face, a third conductive layer (84); - encapsulating (290) the plurality of magnets (12) in the second laminate (80); and - finalizing the component (150), the first conductive layer (22) being thinned before etching therein a plurality of gyromagnetic cells (52).
2. The method according to claim 1, wherein encapsulating (240, 290) comprises pressing and polymerizing the prepared laminate (30, 80).
3. The method according to claim 1 or claim 2, wherein a laminate (30, 80) includes a second continuous prepreg layer (33, 83) interposed between each ferrite disk (10) and the second conductive layer (34) and between each magnet (12) and the third conductive layer (84).
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a laminate (30, 80) includes a plastic layer (32, 82) presenting a dielectric permittivity greater than 6.
5. The method according to any one of the preceding claims, wherein metallized vias (66) are realized (260) to establish electrical continuity between the second conductive layer (34) and each ferrite disk (10), the plurality of magnets being bonded onto the second conductive layer.
6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that , the magnets being first magnets, the method includes, in addition, the steps consisting of: - preparing (210) a plurality of second magnetic elements (14); - bonding (320) the plurality of second magnetic elements (14), each magnetic element being in line with a corresponding ferrite disk (10), in such a way that the corresponding ferrite disk is between a first magnet and a second magnetic element; - preparing a third laminate (130), the third laminate presenting, on one face, blind holes (138) and, on an opposite face, a fourth conductive layer (134); and - encapsulating (330) the second magnetic elements (14) in the third laminate (130).
7. The method according to any one of the preceding claims, including steps allowing to integrate into the multilayer printed circuit board a radiating element functionality, the radiating element being connected by a metallized via to one end of a corresponding gyromagnetic cell.
8. The method according to any one of the preceding claims, wherein each ferrite disk is constituted of a ferrite ceramic (15) the transverse faces of which are covered with a conductive film (16, 17).
9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the bonding of the plurality of ferrite disks (10), of the plurality of first magnets and/or second magnetic elements implements a robot arm in order to obtain precise positioning relative to a reference marker.
10. The method according to any one of the preceding claims, including a final step of cutting the multilayer printed circuit board to obtain a plurality of elementary components.

Description

La présente invention a pour domaine général celui des antennes réseaux, qui sont des antennes constituées de l'assemblage d'une pluralité d'antennes élémentaires. Plus précisément, la présente invention concerne une méthode d'intégration d'un circulateur à ferrite dans un composant laminé comportant un empilement de couches conductrices et isolantes, ledit composant pouvant offrir avantageusement d'autres fonctionnalités, notamment celle d'élément rayonnant d'une antenne élémentaire. Le document KR 101 914 014 B1 présente un circulateur comportant un premier aimant et un second aimant, une ferrite étant interposée entre ces deux aimants. Le document JP 6 275359 B1 divulgue un procédé permettant la fabrication d'un unique circulateur à ferrite à la fois. Le document US 6 611 180 B1 divulgue un procédé de fabrication d'une pluralité de circulateurs à ferrite simultanément. Ce procédé prévoit de préparer une carte de circulateur, dont une couche conductrice a été gravée pour créer une pluralité de motifs appelés cellules gyromagnétiques (aussi dénommés pistes en « Y » dans le présent document, puisque leur géométrie rappelle celle d'un « Y »). Ce procédé prévoit par ailleurs de préparer une pluralité d'éléments, chaque élément résultant du collage d'un aimant sur un disque de ferrite, de préparer une carte de support, dont une face présente une pluralité d'évidements, et d'emmancher à force chaque élément aimant/disque de ferrite dans un évidement correspondant pour obtenir un assemblage. Enfin, ce procédé prévoit l'empilage de cet assemblage sur la carte de circulateur, de sorte que chaque élément aimant/disque soit disposé en regard d'une piste en « Y » pour constituer un circulateur à ferrite. Enfin, une étape de pressage et collage à chaud permet d'obtenir un circuit multicouche intégrant un circulateur à ferrite. Ce procédé de l'état de la technique présente différents inconvénients. Le premier inconvénient réside dans le fait de ne pas garantir une bonne continuité électrique entre une cellule gyromagnétique et le disque de ferrite de l'élément aimant/disque associé. En effet, il existe un risque élevé qu'un interstice résiduel subsiste autour de la cellule gyromagnétique, notamment entre la cellule gyromagnétique et le disque de ferrite, entrainant une diminution des performances, voire une forte perturbation de l'effet gyromagnétique (effet sur lequel est fondé le fonctionnement d'un circulateur à ferrite). En effet, l'incertitude de fabrication sur l'épaisseur d'un disque de ferrite, ainsi que l'incertitude de fabrication de la profondeur de l'évidement recevant ce disque de ferrite dans la carte de support, font que la face transversale du disque de ferrite en vis-à-vis de la cellule gyromagnétique peut se situer à l'écart de celle-ci et non pas en contact direct avec celle-ci. Le deuxième inconvénient associé au procédé de fabrication de l'art antérieur est lié aux tolérances mécaniques dans le plan XY, des différentes étapes de réalisation proposées. Le positionnement des ferrites en les insérant à force dans des évidements aménagés par usinage dans une couche organique de la carte de support induit un premier risque de décentrage avec le reste du circulateur (c'est-à-dire avec la cellule gyromagnétique) lié à la tolérance en XY de ces évidements. L'empilage de l'assemblage sur la carte de circulateur induit un deuxième risque de décentrage dans le plan XY, car il faut aligner l'assemblage portant les éléments aimant/disque de ferrite avec la carte de circulateur portant les cellules gyromagnétiques : cette opération est généralement réalisée par l'utilisation de pions de concordance, dont le positionnement est réalisé par perçage de trous qui présentent eux aussi des imprécisions de positionnement dans le plan XY. Enfin, le pressage et le collage de l'assemblage sur la carte de circulateur induit un troisième risque de décentrage dans le plan XY. Malgré la présence des pions de concordance, les matériaux se dilatent différemment les uns par rapport aux autres, ce qui dégrade la qualité de l'empilage. Or, il est nécessaire d'avoir un très bon alignement des composants pour un fonctionnement optimal du circulateur ainsi fabriqué. En conséquence, le procédé de fabrication de l'art antérieur ne garantit pas d'obtenir des circulateurs performants, c'est-à-dire présentant l'effet gyromagnétique dans une bande de fréquence donnée, des pertes faibles et une isolation maximale entre voies. Le but de la présente invention est de résoudre ces problèmes. Pour cela l'invention a pour objet un procédé de fabrication selon les revendications annexées. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, cette description étant faite en se référant à l'unique figure, qui s'étend sur trois planches, illustrant un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication selon l'i