FR2607626A1 - Mount including an opto-electronic microcomponent - Google Patents
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Abstract
Description
EMBASE COMPORTANT UN MICRO-CO?(POSANT OPTO-ELECTRONIQUE n
La présente ivnvention a pour objet une embase com- portant un micro-composant opto-électronique, l'embase comprenant un corps présentant une face supérieure, une face inférieure, et un contour extérieur de référence, une cavité étant ménagée dans ladite face supérieure et comportant un fond plat sur lequel le micro-composant est positionné avec précision par rapport au contour extérieur de référence, des terminaisons conductrices dépassant de la face inférieure de l'embase et débouchant dans la cavité.BASE COMPRISING A MICRO-CO? (OPTO-ELECTRONIC POSITION n
The subject of the present invention is a base comprising an optoelectronic micro-component, the base comprising a body having an upper face, a lower face and an external reference contour, a cavity being formed in said upper face and comprising a flat bottom on which the micro-component is precisely positioned relative to the external reference contour, conductive terminations projecting from the underside of the base and opening into the cavity.
Une telle embase est décrite dans la demande de brevet français déposée par la Demanderesse le 28 septembre 1984 et publiée sous le numéro FR-A- 2 571 154. Such a base is described in the French patent application filed by the Applicant on September 28, 1984 and published under the number FR-A-2 571 154.
Avec une telle embase, les liaisons conductrices du micro-composant sont brasées d'une part grâce à une patte conductrice prolongeant un diaphragme disposé à la partie supérieure du micro-composant et d'autre part grâce à un prolongement du fond du micro-composant. With such a base, the conductive connections of the micro-component are brazed on the one hand thanks to a conductive tab extending a diaphragm disposed at the top of the micro-component and on the other hand thanks to an extension of the bottom of the micro-component .
Les températures atteintes lors du brasage imposent de recourir pour réaliser l'embase à un matériau à point de fusion suffisamment élevé, par exemple le cuivre, et dont la réalisation demande des opérations d'usinage, ce qui conduit à un prix relativement élevé. The temperatures reached during brazing make it necessary to resort to producing the base with a material with a sufficiently high melting point, for example copper, and the production of which requires machining operations, which leads to a relatively high price.
La présente invention vise à utiliser une embase en matériau conducteur réalisée par moulage, de manière à en diminuer le coût. The present invention aims to use a base of conductive material produced by molding, so as to reduce the cost.
L'inconvénient d'un tel matériau est son point de fusion relativement bas. Or, une précision de l'ordre d'une dizaine de microns est demandée pour l'embase équipée d'un micro-composant. Il faut donc éviter tout échauffement excessif du corps de l'embase de manière à ne pas le déformer. The disadvantage of such a material is its relatively low melting point. However, a precision of the order of ten microns is required for the base equipped with a micro-component. It is therefore necessary to avoid excessive heating of the base body so as not to deform it.
Dans ce but, l'embase selon l'invention est caractérisée en ce que, le corps étant en matériau conducteur moulé, au moins une terminaison est scellée dans une perle de verre entourée d'un anneau collé dans une surface ménagée entre ledit fond plat et la face inférieure du corps, en ce que le micro-composant est fixé sur le fond plat à l'aide d'une substance thermo-conductrice à faible température de cuisson et en ce que les liaisons électriques entre le micro-composant et les terminaisons sont assurés par des fils conducteurs. For this purpose, the base according to the invention is characterized in that, the body being of molded conductive material, at least one termination is sealed in a glass bead surrounded by a ring bonded in a surface formed between said flat bottom and the underside of the body, in that the micro-component is fixed to the flat bottom using a thermally conductive substance at low baking temperature and in that the electrical connections between the micro-component and the terminations are provided by conductive wires.
Selon un mode de réalisation, ledit anneau présente une collerette venant en butée sur un rebord de ladite ouverture, le collage de l'anneau pouvant être réalisé au niveau de ladite collerette, notamment à l'aide d'une résine époxy. According to one embodiment, said ring has a flange abutting on a flange of said opening, the gluing of the ring can be carried out at said flange, in particular using an epoxy resin.
Le matériau constituant le corps est avantageusement un alliage à base de zinc avec addition d'alunium, de cuivre et de magnésium connu sous l'appellation commerciale de ~hamac~. The material constituting the body is advantageously an alloy based on zinc with the addition of alunium, copper and magnesium known under the trade name of ~ hammock ~.
Selon un mode de réalisation préféré, le micro-composant comporte une base présentant un premier et un deuxième motifs conducteurs, le premier motif-conducteur comportant une région de forme annulaire, une partie centrale relié à la région de forme annulaire ainsi qu'un plot de contact situé à l'extérieur de la région de forme annulaire et relié à celleci, en ce qu'il comporte, soudé sur la partie centrale, un élément opto-électronique semi-conducteur sur lequel a été fixée une micro-sphère, et soudé sur la région de forme angulaire, une pièce annulaire supportant un diaphragme présentant une ouverture centrale coaxiale avec précision avec la microsphère, le micro-composant étant lui-même fixé fond plat du corps de l'embase de telle manière que l'ouverture centrale du diaphragme soit positionnée avec précision par rapport audit contour de référence, en ce qu'un premier fil conducteur relie électriquement le plot de contact et une première terminaison, un deuxième fil conducteur reliant le deuxième motif conducteur et une deuxième terminaison, et au moins un troisième fil conducteur assurant la continuité électrique entre la face supérieure de l'élément opto-électronique et le deuxième motif conducteur. According to a preferred embodiment, the micro-component comprises a base having first and second conductive patterns, the first conductive pattern comprising an annular region, a central part connected to the annular region as well as a stud contact located outside the annular region and connected to it, in that it comprises, welded to the central part, a semiconductor optoelectronic element on which a microsphere has been fixed, and welded to the angular region, an annular piece supporting a diaphragm having a central opening precisely coaxial with the microsphere, the micro-component itself being fixed flat bottom of the body of the base so that the central opening diaphragm is positioned precisely with respect to said reference contour, in that a first conductive wire electrically connects the contact pad and a first termination, a second conductive wire connecting the second conductive pattern and a second termination, and at least a third conductive wire ensuring electrical continuity between the upper face of the opto-electronic element and the second conductive pattern.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec les dessins qui représentent -- les fig. la et lb, espectivement en coupe verticale et en vue de dessus une embase équipée d'un micro-composant selon un mode de réalisation de l'invention. The invention will be better understood on reading the description which follows given by way of nonlimiting example in conjunction with the drawings which represent - FIGS. la and lb, respectively in vertical section and in top view a base equipped with a micro-component according to an embodiment of the invention.
- la figure 2, un mode de réalisation de la métallisation de la base du micro-composant.- Figure 2, an embodiment of the metallization of the base of the micro-component.
Selon les figures la et lb, une embase comporte un corps désigné par le repère général 1 et présentant une face supérieure 5 dans laquelle est ménagée une cavité 3 pourvu d'un fond plat 4, un contour de référence 2, ici cylindrique, permettant le positionnement précis du corps de l'embase, et une face inférieure 6 dans laquelle sont ménagées des ouvertures 7, 8 destinées à recevoir des terminaisons électriques 20 et 30 de l'embase, au moins certaines d'entre elles étant raccordées électriquement à des bornes d'un micro-composant optoélectronique 10 positionné sur le fond plat 4.Le corps 1 est en matériau conducteur moulé, par exemple un alliage à base de zinc avec addition d'aluminium de cuivre et de magnésium connu sous l'appellation commerciale de nzamacoe. La mise en oeuvre de la technique du moulage de précision permet d'obtenir des tolérances de l'ordre d'une dizaine de microns à des coûts inférieurs à ceux d'un usinage, mais par contre la température de fusion des matériaux qui peuvent être employés est relativement basse, par exemple 3000C pour le ZZamac". According to Figures la and lb, a base comprises a body designated by the general reference 1 and having an upper face 5 in which is formed a cavity 3 provided with a flat bottom 4, a reference contour 2, here cylindrical, allowing the precise positioning of the base body, and a lower face 6 in which are formed openings 7, 8 intended to receive electrical terminations 20 and 30 of the base, at least some of them being electrically connected to terminals of an optoelectronic micro-component 10 positioned on the flat bottom 4.The body 1 is made of molded conductive material, for example a zinc-based alloy with the addition of copper and magnesium aluminum known under the trade name of nzamacoe . The implementation of the precision molding technique makes it possible to obtain tolerances of the order of ten microns at costs lower than those of machining, but on the other hand the melting temperature of the materials which can be employees is relatively low, for example 3000C for ZZamac ".
Le micro-composant 10 comporte un fond 11, une pièce annulaire 12 formant sa partie latérale, un cristal semi conducteur 15 photo-émetteur ou photo-récepteur selon le type de composant envisagé, soudé ou brasé à la partie centrale du fond 11, une micro-bille de verre 16 disposée à la face supérieure du cristal 15 de manière connue en soi, et un diaphragme 13 pourvu d'une ouverture centrale 14 coaxiale avec précision à la micro-bille 16 et dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre extérieur d'une fibre optique nue et supérieur à celui de la micro-bille 16. L'ouverture 14 est égale ment positionnée avec précision par rapport au contour de référence 2, c'est-à-dire coaxial à celui-ci dans le cas d'un contour cylindrique.Le fond Il est fixé en position en mettant en oeuvre une technique à faible température de cuisson, par exemple par collage à l'aide d'une résine époxy thermoconductrice, ou sérigraphie de pâte d'indium, ce qui permet dans un cas comme dans l'autre de se contenter d'une cuisson aux environs de 1500-1800C, températures tout à fait compatibles avec la tenue mécanique d'une embase en ~Zamac". The micro-component 10 comprises a bottom 11, an annular part 12 forming its lateral part, a photo-emitting or photo-receiving crystal semiconductor 15 depending on the type of component envisaged, welded or brazed to the central part of the bottom 11, a glass micro-ball 16 arranged on the upper face of the crystal 15 in a manner known per se, and a diaphragm 13 provided with a central opening 14 coaxial precisely with the micro-ball 16 and whose diameter is substantially equal to the external diameter of a bare optical fiber and greater than that of the micro-ball 16. The opening 14 is also precisely positioned relative to the reference contour 2, that is to say coaxial with it in the case of a cylindrical contour. The bottom It is fixed in position by implementing a technique with low cooking temperature, for example by bonding using a thermally conductive epoxy resin, or serigraphy of indium paste, which allows in one case as in the other to be content r cooking around 1500-1800C, temperatures fully compatible with the mechanical strength of a base in ~ Zamac ".
Deux types de terminaisons ont été représentées sur les figures, l'un portant la référence 20 correspond à une terminaison électriquement isolée du corps 1 de l'embase, l'autre portant la référence 30 correspond à une terminaison en contact électrique avec le corps 1 de l'embase. La terminaison 30 comporte une tête 36 logée dans une ouverture 32 du fond plat 4, une partie centrale de plus faible section et qui traverse une ouverture 8 s'étendant depuis l'ouverture 32 jusqu'à la face inférieure 6, et une extrémité 37 dépassant de la face inférieure 6 pour réaliser une connexion électrique de l'embase. La terminaison 30 est maintenue à l'aide d'une colle conductrice, par exemple une résine époxy chargée. Two types of termination have been shown in the figures, one bearing the reference 20 corresponds to a termination electrically isolated from the body 1 of the base, the other bearing the reference 30 corresponds to a termination in electrical contact with the body 1 of the base. The termination 30 comprises a head 36 housed in an opening 32 of the flat bottom 4, a central part of smaller section and which passes through an opening 8 extending from the opening 32 to the lower face 6, and an end 37 protruding from the underside 6 to make an electrical connection of the base. The termination 30 is maintained using a conductive adhesive, for example a charged epoxy resin.
Le corps 1 de l'embase comporte également une ou plusieurs terminaisons 20 comportant une extrémité supérieure 26 dépassant du fond plat 4, une portion centrale 21 noyée dans un anneau de verre 23 d'une perle de verre 22 comportant un anneau métallique 24 à sa périphérie. The body 1 of the base also comprises one or more terminations 20 comprising an upper end 26 projecting from the flat bottom 4, a central portion 21 embedded in a glass ring 23 of a glass bead 22 comprising a metal ring 24 at its periphery.
La portion centrale 21 et l'anneau 24 sont solidarisés à l'anneau de verre 23 par soudure verre-métal réalisée avant montage de l'ensemble dans le corps 1 de l'embase. L'anneau 24 vient lors du montage en butée sur un rebord d'une ouverture 29 du fond plat 4. De préférence, l'anneau 24 présente à sa partie inférieure un rebord 25 coopérant avec un rebord d'une ouverture 7 ménagée à la face inférieure 6. La fixation de la perle de verre 22 est alors réalisée au niveau du rebord 25 à l'aide d'une colle conductrice par exemple une résine époxy chargée, ce qui correspond à une faible température de cuisson. The central portion 21 and the ring 24 are secured to the glass ring 23 by glass-metal welding performed before mounting the assembly in the body 1 of the base. The ring 24 comes during mounting in abutment on a flange of an opening 29 of the flat bottom 4. Preferably, the ring 24 has at its lower part a flange 25 cooperating with a flange of an opening 7 formed at the lower face 6. The glass bead 22 is then fixed at the rim 25 using a conductive adhesive, for example a charged epoxy resin, which corresponds to a low baking temperature.
Le fond Il du micro-composant dépasse latéralement de la pièce annulaire 12 et comporte des métallisations permettant de réaliser des soudures fil d'une part des connexions internes du micro-composant et d'autre part des connexions externes vers les terminaisons précitées ou certaines au moins d'entre elles. En se reportant plus particulièrement aux figures lb et 2, le fond 11 présente deux métallisations. La première d'entre elles comporte une région annulaire 41, une plage centrale 42 reliée à la région annulaire par deux bras 43, et une plage externe 44 également reliée à la région annulaire. La deuxième métallisation comporte une région centrale 45 et au moins une plage 47.Sur le dessin on a représenté deux plages 47 reliées à la région centrale 45 par deux bras 46, cette disposition permettant de réaliser les connexions de différentes façon suivant le type de composant utilisé. La pièce annulaire 12 est soudée sur la région annulaire 41, son centrage étant assuré par les forces capillaires de la soudure à l'état liquide. Le cristal 15 équipé de sa micro-bille 16 est soudé en position sur la plage centrale 42. Le#diaphragine 13 est mis en place comme indiqué dans la demande de brevet
FR-A- 2 571 154 précitée.The bottom II of the micro-component laterally protrudes from the annular part 12 and includes metallizations making it possible to produce wire welds on the one hand of the internal connections of the micro-component and on the other hand of the external connections to the abovementioned terminations or certain to the less of them. Referring more particularly to Figures 1b and 2, the base 11 has two metallizations. The first of them comprises an annular region 41, a central area 42 connected to the annular region by two arms 43, and an external area 44 also connected to the annular region. The second metallization has a central region 45 and at least one area 47. In the drawing, two areas 47 are shown connected to the central region 45 by two arms 46, this arrangement making it possible to make the connections in different ways depending on the type of component. used. The annular part 12 is welded to the annular region 41, its centering being ensured by the capillary forces of the weld in the liquid state. The crystal 15 equipped with its micro-ball 16 is welded in position on the central area 42. The # diaphragm 13 is put in place as indicated in the patent application
FR-A- 2,571,154 cited above.
Un fil conducteur 17 est soudé entre une métallisation de la face supérieure du cristal 15 et une métallisation de la face supérieure de la pièce annulaire 12. Un fil conducteur 18 est soudé entre la métallisation de la face supérieure de la pièce annulaire 12 et la région centrale 45. Un fil conducteur 19 est soudé entre une des plages 47 et la face supérieure 26 d'une terminaison 20. L'autre contact du cristal 15 est réalisé à l'aide d'un fil conducteur soudé entre la plage externe 44 et la face supérieure 36 de la terminaison 30. En effet, la région annulaire 41 assure la double fonction, à la fois de centrage par capillarité de la pièce annulaire 12 et de continuité électrique entre la plage centrale 42 et la plage externe 44. A conductive wire 17 is welded between a metallization of the upper face of the crystal 15 and a metallization of the upper face of the annular part 12. A conductive wire 18 is welded between the metallization of the upper face of the annular part 12 and the region central 45. A conductive wire 19 is welded between one of the areas 47 and the upper face 26 of a termination 20. The other contact of the crystal 15 is made using a conductive wire welded between the external area 44 and the upper face 36 of the termination 30. In fact, the annular region 41 performs the double function, both of centering by capillarity of the annular part 12 and of electrical continuity between the central area 42 and the outer area 44.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PROCEEDINGS OF THE 30TH ELECTRONIC COMPONENTS CONFERENCE, San Francisco, 28-30 avril 1980, pages 275-278, IEEE; B.M. HAWKINS et al.: "Low voltage pin detector packaged for fiber optics" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2607626B1 (en) | 1989-02-03 |
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