Packaging of Microwave Integrated Circuits in LTCC Technology
Mise en boitier de circuits intégrés micro-ondes en technologie LTCC
Résumé
This thesis concerns the introduction and development in our laboratory of a multilayer ceramic technology, called LTCC, for RF and microwave packaging. LTCC stands for Low Temperature Co-fired Ceramics. As can be understood from its name, the low temperature means that the LTCC circuit is fired below 1000 °C that allows the use of high conductivity materials such as gold and silver. The thesis work starts after the bibliographic study of RF packaging technology, with the choice of LTCC substrate and conductor materials necessary to implement LTCC technology in our laboratory. Then, the LTCC manufacturing process is put in place and validated in order to produce operational LTCC circuits. This process includes the cut of LTCC layers, via hole and cavity creation, via fill for vertical interconnecting, screen printing for horizontal patterns, stacking, lamination and finally the firing to obtain a 3D circuit. Most encountered technological problems are resolved and the fabrication steps are validated. LTCC DESIGN RULES that contain all dimensional values required for future RF packaging designers at the laboratory is elaborated. Next, after the successful establishment of LTCC technology, it is qualified up to 40 GHz using simple RF structures such as transmission lines and planar resonators. Then, a multilayer LTCC package for an MMIC oscillator functioning in the frequency band between 10.6 and 12.6 GHz is proposed, fabricated and finally measured.
L'objectif de cette thèse est d'introduire et développer dans notre laboratoire une technologie multicouches sur céramique, appelée LTCC, pour la mise en boîtier de circuits RF et hyperfréquences. LTCC désigne une technologie "céramique co-cuite à basse température" (Low Temperature Co-fired Ceramic). Comme son nom l'indique, "basse température" signifie que le circuit LTCC est cuit en dessous de 1000 °C, ce qui permet l'utilisation de matériaux à haute conductivité tels que l'or et l'argent. Après l'étude de l'état de l'art des différentes technologies de mise en boîtier RF, le travail de thèse a consisté à choisir les matériaux nécessaires pour la mise en place de la technologie LTCC au laboratoire. Ensuite, le procédé de fabrication a été validé par une série de tests afin de produire des circuits LTCC fonctionnels. Ce procédé inclut la découpe des couches LTCC, la création des trous et des cavités, le remplissage des trous pour assurer la liaison verticale entre les couches, la sérigraphie des motifs horizontaux, l'empilement et le pressage pour obtenir un circuit en 3D et finalement la cuisson pour obtenir un circuit monobloc. Les différents problèmes technologiques rencontrés ont été résolus et les étapes de fabrication sont validées. Les règles de conception de circuits en technologie LTCC, qui regroupent toutes les dimensions nécessaires pour de futures conceptions de boîtiers RF au laboratoire, sont mises en place. Après la mise en place de la technologie LTCC, celle-ci a été validée dans le domaine RF jusqu'à 40 GHz en utilisant des structures RF simples telles que des lignes de transmission et des résonateurs planaires. Enfin, un boîtier multicouche intégrant un oscillateur MMIC en puce fonctionnant dans une bande de fréquence de 2 GHz entre 10.6 and 12.6 GHz a été conçu, fabriqué et mesuré.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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