WO2009118484A2 - Optoelectronic subassembly - Google Patents

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WO2009118484A2
WO2009118484A2 PCT/FR2009/000243 FR2009000243W WO2009118484A2 WO 2009118484 A2 WO2009118484 A2 WO 2009118484A2 FR 2009000243 W FR2009000243 W FR 2009000243W WO 2009118484 A2 WO2009118484 A2 WO 2009118484A2
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WO
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optical
optoelectronic
housing
assembly
light
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PCT/FR2009/000243
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WO2009118484A3 (en
Inventor
Jean-Charles Garcia
Régis Hamelin
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Intexys Photonics
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1384—Fibre optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic subsystem. It applies, in particular to the assembly of an optoelectronic component, for example a laser diode to a multi-core optical fiber.
  • optical fiber For obvious economic reasons, it is preferable to use the same optical fiber to convey light signals propagating in two opposite directions, for bidirectional communication. At each end of the fiber, it is, however, necessary, on the one hand, to inject light signals and, on the other hand, to detect incoming light rays, without receiving injected light rays. Also, it is known to use optical separators, for example semi-reflecting mirrors or separator cubes. The main disadvantage of this solution is that it makes lose in the optical separator, a good part of the light intensity before its injection and another part of the light intensity before detection. In addition, such a solution requires the use of an expensive optical component and a very precise alignment.
  • the present invention aims, according to its first to third aspects, to overcome these disadvantages.
  • the present invention aims at an optoelectronic subset, characterized in that it comprises:
  • a light waveguide having an end and - on the other hand, facing an end of said waveguide, a light source superimposed on a photodetector.
  • the loss of light intensity is limited to the surface of the light source.
  • the performance of the interface is, thus, both in transmission and reception, higher than that of the devices known in the prior art.
  • the alignment and distance constraints are released, the tolerances being increased.
  • said waveguide is an optical fiber.
  • the optoelectronic subset object of the present invention thus has the same advantages as an optical fiber.
  • said optical fiber is multi-core.
  • the optoelectronic subset object of the present invention thus has the same advantages as a multi-core optical fiber.
  • said light source is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser” for "vertical cavity emitting surface laser” or “surface emitting laser”).
  • VCSEL laser acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser” for "vertical cavity emitting surface laser” or “surface emitting laser”
  • the efficiency of the optoelectronic sub-assembly that is the subject of the present invention may be particularly high.
  • the emission cone of the VCSEL makes it possible to move it far enough away from the end of the waveguide so that its solid angle, seen from this end, is very small. In reception, the efficiency of the optoelectronic subset object of the present invention is further improved.
  • said light source is adapted to emit a light intensity per unit area of the end of the waveguide, substantially lower in a central disk of the end of the waveguide than in a ring of this end of the waveguide.
  • the principal of the emitted light is conveyed by the lateral portions of the waveguide so that, at the other end of the waveguide, the light rays emerge laterally from the waveguide and are predominantly picked up by a waveguide. photodetector under a central light source.
  • the light source is a VCSEL laser with oxide confinement.
  • This type of light source has the advantage of emitting, in a transmission cone, a substantially constant light intensity.
  • the photodetector is a large surface photodiode.
  • the photodetector and the light source can thus be moved back relative to the end of the waveguide, which has the effect of reducing the solid angle formed by the light source, seen from the end of the waveguide. wave.
  • the reception performance is thus improved.
  • the present invention aims at a method of mounting an optoelectronic subassembly, characterized in that it comprises:
  • the present invention relates to a portable electronic device comprising two articulated parts, the articulation being traversed by a waveguide connected, at least at one end, and preferably at both ends thereof, to an optoelectronic sub-assembly. as succinctly set forth above.
  • a mobile phone, a smartphone, a personal digital assistant (known as PDA, acronym for personal digital assistant), a tablet computer (known as tablet PC), a media player (for example a DVD player) benefit from the advantages of the implementation of the optoelectronic subsystem object of the present invention.
  • PDA personal digital assistant
  • tablet computer known as tablet PC
  • media player for example a DVD player
  • advantages include, in addition, the low exposure of the link between the electromagnetic interference parts, compared to conductive track band links, in particular in the case of portable electronic devices comprising radio signal transmitters (for example by the intermediate Bluetooth or Wifi interfaces).
  • These advantages also include the ability to make complex movements to one part of the portable electronic device, relative to the other, compared to the case of use of a strip of conductive tracks.
  • the present invention also relates, according to its third and fourth aspects, an optoelectronic subset and a method of assembling this subset. It applies, in particular to the assembly of housings comprising at least one optoelectronic component, for example a laser or a photodiode on a mechanical part or a printed circuit.
  • an optical guide for example an optical fiber or a bundle of optical fibers, traditionally, this optical guide is mechanically fixed to the optoelectronic component or its immediate support, or substrate.
  • This mechanical link has the advantage of maintaining the respective position of the optical guide and the optoelectronic component. It imposes, however, limited manufacturing tolerances. In addition, particularly because of the low tolerances, it requires that the mechanical stresses, in particular due to thermal cycling, be directly transmitted to the optoelectronic component. Other constraints occur during the clipping or unclipping of the optical guide on the link or during the establishment, on site, of the assembly thus formed. These constraints translate into mechanical fatigue and, eventually, cracks or breaks that affect the proper functioning of the assembly. These disadvantages are particularly important in the case where the optical fiber is parallel to the plane of the optoelectronic component because two directions are affected by the effects of the stresses. However, this configuration is useful because of its compactness advantages, especially in terms of the thickness of the junction.
  • FIG. 6 represents, schematically, the components and mechanical connections traditionally set up for such a so-called “angle-deflection" configuration.
  • an optoelectronic component 605 mounted on a substrate 610, faces an optical assembly 615 providing a bevel gear to an optical fiber 620.
  • the optical assembly 615 comprises lenses and a mirror (not shown).
  • the mechanical connections, schematized by thick lines comprise: a mechanical connection 625 between the substrate 610 and the casing 600,
  • the mechanical links are hyperstatic, that is to say redundant.
  • significant mechanical stresses emerge and, for some, apply to the optoelectronic component 605 or its direct support 610.
  • the assembly illustrated in Figure 6 represents a high manufacturing cost.
  • the present invention aims, in its fourth and fifth aspects, to overcome these disadvantages.
  • the present invention aims at an optoelectronic subassembly, characterized in that it comprises a connected housing:
  • first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens
  • second assembly comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide
  • the first and the second assemblies not being directly mechanically connected to one another and said housing comprising at least one element connecting the said first and second sets leaving a free space between said first and second sets and thus avoiding the direct mechanical stresses between said first and second sets.
  • the stresses appearing on the optical fiber are not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component.
  • the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses.
  • the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses.
  • a focal point of the first lens is at the surface of the optoelectronic component.
  • the light rays coming from the optoelectronic component or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the second set on the optical axis of the first lens.
  • a focal point of the optical element having a focal length is at the surface of the optical guide.
  • the light rays coming from the optical guide or arriving towards the entrance of the optical guide are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the first set parallel to the optical axis of the optical guide.
  • the second set comprises a mirror inclined with respect to the axis of the optical guide.
  • a return-angle assembly can be realized and the optical guide can be parallel to the plane of the optoelectronic component and its substrate.
  • said mirror is concave and constitutes the element having a focal length.
  • said mirror has a diopter between a material of high refractive index and air.
  • said mirror comprises a metal layer.
  • the housing in the second set, is mechanically connected to the optical element having a focal length and not to the optical guide. Thanks to these arrangements, the constraints on the optical guide are released and, on the contrary, the optical element is robustly connected to the housing.
  • the first set comprises: a transparent substrate in at least one zone and for at least one light wavelength, said substrate being assembled to the housing by a joint and supporting tracks conductive flush on the face of the substrate facing the housing, said "internal" face and at least one optoelectronic component assembled to the inner face of the substrate, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the substrate, each said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which an area of the substrate facing the optoelectronic component is transparent.
  • the use of the transparent substrate for the interconnection and transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, especially the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly.
  • the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Lasers" for lasers with vertical cavity emitting surface or laser emitting on the surface).
  • the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier.
  • the use of the transparent substrate forming a window as a support element of the optoelectronic component and conducting tracks makes it possible to reduce the size of the connectors and to reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
  • this subset provides an optical function that can be used in a free space application.
  • the optoelectronic subsystem comprises a plurality of optoelectronic components, a plurality of waveguides, a plurality of first lenses and a plurality of optical elements having a focal length, each waveguide being optically associated to an optoelectronic component via a first lens and an optical element having a focal length
  • the present invention relates to a method of manufacturing at least one optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
  • a step of mechanically assembling a housing to a first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and
  • a step of mechanically assembling the housing to a second assembly comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide, such that the first and second assemblies are not directly mechanically connected to each other, at least one element connects said first and second sets leaving a free space between said first and second sets and there is no direct mechanical stress between said first and second sets.
  • the present invention also relates, according to its sixth and seventh aspects, an optoelectronic subset and a method of assembling this subset. It applies, in particular to the assembly of housings comprising at least one optoelectronic component, for example a laser or a photodiode on a mechanical part or a printed circuit.
  • an optoelectronic subset for example a laser or a photodiode on a mechanical part or a printed circuit.
  • glues To achieve a tight assembly of a housing to a hood, it is known to use glues. However, the glue joint is not hermetic. To achieve a hermetic assembly between a housing and a hood, it is known to use solder which is melted by heating the assembly to the melting temperature of the solder.
  • this technique has the risk of damaging the components present in the housing and, in particular, the optoelectronic components.
  • gases can occur at high temperatures and cause deposits harmful to the proper functioning of the components, including optoelectr
  • the present invention aims, in its sixth and seventh aspects, to overcome these disadvantages.
  • the present invention aims an optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
  • solder joint placed between a housing and a cover and at least two conductive tracks each connecting one of the external electrode contact surfaces and an electrical contact surface with the solder joint, said solder joint being adapted to form a hermetic seal by fusion under the effect of the passage of the current along the solder joint, the electrical contact surfaces with the solder joint touching only a portion thereof solder joint at opposite positions of the subassembly.
  • the external electrodes are brought into contact with the contacts intended for them and an electric current is passed between the electrodes, thus causing uniform heating of the solder and its fusion.
  • the solder between the cover and the housing is an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy. It is noted that the passage of the current along the solder makes it possible, with respect to a passage in the thickness, to increase the electrical resistance and thus to reduce the electrical intensity used.
  • the subassembly as briefly described above further comprises shims positioned near the solder.
  • said wedges are studs.
  • a stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives a look of nail or stud with a pointed part.
  • the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
  • said wedges are mounted on conductive pads and convey electrical signals.
  • said conductive tracks are buried under the surface of the housing or the cover.
  • the solder is a cut preform.
  • the cover is transparent in at least one zone and for at least one light wavelength, said cover being assembled to the housing by said solder and supporting conductive tracks flush with the face of the cover facing the housing, said "internal" face, at least one optoelectronic component being assembled to the inner face of the cover, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the cover, each said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which a zone of the cover opposite the optoelectronic component is transparent.
  • the use of the transparent cover for the interconnection and the transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, in particular the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly.
  • the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Lasers” for lasers with vertical cavity emitting surface or laser emitting on the surface).
  • the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier.
  • the use of the transparent window cover as a support element of the optoelectronic component and conductive tracks reduces the bulk of the connectors and reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
  • the subset provides an optical function usable in a free space application.
  • the cover comprises glass, pyrex (registered trademark), quartz and / or sapphire.
  • the cover is formed of a layer of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and a layer of silicon, on the other hand.
  • at least one component supported by the cover is thermally connected by a heat sink to the face of the housing facing the cover facing said optoelectronic component.
  • the heat sink may be in paste or thermal glue.
  • the present invention relates to a method of manufacturing at least one optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
  • a heating step is performed for the assembly consisting of the housing, the cover and the solder, to a temperature below the solder melting temperature.
  • the heating of the solder to its melting temperature can be faster.
  • the temperature difference between the solder, the cover and the housing is more limited, which reduces the risks associated with thermal stresses, for example thermal shock.
  • the current used may be more limited and the rise in temperature may be more gradual, which again reduces the constraints of thermal origin.
  • the assembly step comprises a step of producing at least one wedge between said cover and said housing, close to the solder.
  • studs are formed as wedges, each stud forming electrical contact between a conductive track carried by the cover and a conductive track carried by the housing.
  • the method as briefly described above comprises a step of assembling at least one optoelectronic component to an inner face of the cover, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the cover, said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which a zone of the cover facing the optoelectronic component is transparent, such that each said optoelectronic component is inside the assembly formed by the housing and the cover. Since the advantages, aims and particular characteristics of this process are similar to those of the optoelectronic sub-assembly object of the present invention, as briefly described above, they are not recalled here.
  • the present invention also relates, according to its eighth aspect, an optoelectronic subset.
  • Light sources are, for example, laser components or optical guides such as optical fibers.
  • Light receivers are, for example, optical guides or photosensitive components such as photodiodes.
  • the optical paths connecting a light source to a light receiver are often very close. There then appears interference between the light beams that lead to a phenomenon of cross talk. Part of the light for one of the optical receivers is received by another optical receiver. The quality of the transmitted signals is degraded.
  • the present invention aims, in its eighth aspect, to overcome these disadvantages.
  • the present invention aims an optoelectronic subset comprising, in a plane, a plurality of couples each comprising a light source and a light receiver, characterized in that it comprises, perpendicular to this plane, an opaque mask having areas of transparency whose elongation in the direction perpendicular to said plane is greater than the elongation in the direction parallel to said plane.
  • the zones of transparency comprising at least two concave sides.
  • the zones of transparency have a shape having two alternating convex sides with two concave sides.
  • the two convex sides are segments of the same circle.
  • the two concave sides of two transparent zones n-1 and n + 1 adjacent to a zone n are part of the same circle.
  • At least one said circle is centered on the optical axis of a said pair.
  • the radius of curvature of the concave sides is less than the radius of curvature of the convex sides.
  • the effectiveness of the optical subassembly is optimized.
  • the radius of curvature of the convex sides is related to the optical efficiency of the subassembly while the radius of curvature of the concave sides is related to the protection against crosstalk.
  • the radii of curvature of the concave sides and the convex sides are equal.
  • the subset object of the present invention as succinctly set forth above, comprises an opaque mask which has opaque zones of lenticular shape between the zones of transparency.
  • said lenticular shapes have two circular sides of the same radii of curvature.
  • the present invention also relates, according to its ninth and tenth aspects, an optical subassembly. It applies, in particular to the assembly of an optical component, for example a prism, on an electronic circuit.
  • the positioning of an optical component on an electronic circuit is a problem since the optical component considered applies a deviation of the light rays that pass through it. Indeed, when one observes the circuit through the optical component, to position it or to control its positioning, it undergoes the deviation of the radii and there is a risk of making a positioning error.
  • the present invention aims, in its ninth and tenth aspects, to overcome these disadvantages.
  • the present invention is an optical subassembly comprising an optical component applying a deviation to light rays which pass through it, characterized in that it comprises at least one primary positioning marker placed in account of the deviation of light rays. Thanks to these arrangements, it is possible to position or control the respective position of the components of the optical sub-assembly by using light rays passing through the optical component applying a deflection. This provides an improved positioning and / or control capability.
  • a transparent circuit for example formed of a glass or quartz blade
  • This avoids the tolerances due to the respective positions of the marks and the optoelectronic component on both sides of the circuit, which would have been expected if the mark had been formed on the contact face with the optical component generating the optical deflection.
  • the positioning is thus very precise and the production costs can be reduced by producing the primary markers with the same masks as those which make the conductive tracks or the dielectric layers on the face carrying the optoelectronic component.
  • said optical subassembly further comprises at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deflection. Thanks to these arrangements, it is possible to position or control the respective position of the components of the optical subassembly on the one hand without using deviated rays, for example without using rays passing through the component and, on the other hand, using radii light passing through the component. This provides flexibility and improved positioning and / or control capability.
  • said optical subassembly comprises at least two optical components to be assembled, at least one said primary mark being formed on a face of one of said optical components opposite to an assembly face of said optical components.
  • the optical component carrying each primary marker is an electronic circuit, at least one optoelectronic component being assembled to said face bearing each primary marker.
  • the primary marker can thus be linked to the position of each optoelectronic component, which increases the accuracy of the registration.
  • At least one said primary marker is formed simultaneously with a conductive or dielectric track of said face assembled to each said optoelectronic component.
  • Conductive tracks or dielectric masks and each said primary mark can thus be produced simultaneously.
  • the formation of each primary marker is thus directly integrated into the masks used to produce an electronic circuit and the positioning of the primary marker relative to the tracks associated with each said optoelectronic component is therefore extremely precise.
  • At least one said optoelectronic component is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser” for “vertical cavity emitting surface laser” or “surface emitting laser”).
  • At least one said optoelectronic component is mounted according to the so-called "flip-chip” technology.
  • the positioning of the optoelectronic component on the circuit is thus, itself, very precise since a self-alignment is achieved during assembly according to this technology.
  • At least one said mark has a pointed shape oriented perpendicularly to the deflection axis of the light rays.
  • At least one said marker is a polygon.
  • At least one said marker is a triangle.
  • At least one said marker is a rhombus.
  • said optical component applying a deflection comprises at least two nonparallel diopters.
  • said optical component applying a deflection is a prism.
  • the present invention aims a method of mounting an optical subassembly comprising an optical component applying a deviation to light rays which pass through it, characterized in that it comprises a step of mounting or positioning control by implementing at least one primary positioning marker placed taking into account the deviation of light rays.
  • the assembly method as briefly described above comprises:
  • the method which is the subject of the present invention, as briefly described above, comprises a step of etching, with the same mask, of said mark and of at least one layer of an electronic circuit.
  • FIG. 1 represents, schematically and in cross-section, a multi-core optical fiber implemented in a particular embodiment of the optoelectronic subsystem and the method of the present invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of angular distribution of light intensity from a laser diode according to the voltage applied to it
  • FIG. 3 represents, schematically in section, a particular embodiment of the optoelectronic subassembly object of the present invention
  • FIG. 4 represents, in the form of a logigram, steps implemented in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention
  • FIG. 5 represents, schematically, an electronic device incorporating an optoelectronic subassembly object of the present invention
  • FIG. 6 represents, schematically, an assembly known in the prior art
  • FIG. 7 represents, schematically, a first particular embodiment of an optoelectronic subassembly object of the present invention
  • FIG. 8 represents, schematically and in section, a second particular embodiment of an optoelectronic subassembly object of the present invention
  • FIG. 9 represents, schematically and in section, an optical element incorporated in the second embodiment illustrated in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a diagrammatic perspective view of a second assembly incorporated in the second embodiment illustrated in FIG. 8;
  • FIG. 11 represents, schematically and in section, a first embodiment of a first assembly incorporated in the second embodiment, illustrated in FIGS. 8 to 10,
  • FIGS. 12A and 12B show, schematically, joining elements of parts of the first set, respectively before and after assembly
  • FIG. 13 schematically represents junction and hermetic elements of the first set
  • FIG. 14 represents, in the form of a logic diagram, the steps of manufacturing an optoelectronic subassembly, in a particular embodiment of the manufacturing method that is the subject of the present invention
  • FIG. 15 represents, schematically and in section, a first embodiment of an optoelectronic subset object of the present invention
  • FIGS. 16A and 16B show, schematically, connecting elements of a housing and a cover, respectively before and after assembly
  • FIG. 17 schematically represents joining and sealing elements of junction between a housing and a hood
  • FIGS. 18A and 18B show, schematically, light guide guide elements on a cover of the optical subassembly object of the present invention
  • FIGS. 19A to 19D show, schematically, steps for producing light guide guide elements on a cover of the optical subassembly object of the present invention
  • FIG. 22 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention.
  • FIGS. 23A to 23C represent different views of an alternative embodiment of the first embodiment illustrated in FIG. 15,
  • FIG. 24 is a diagrammatic representation in vertical section of a first embodiment of the subassembly object of the present invention
  • FIG. 25 is a diagrammatic and top view of the first embodiment of the object subassembly; of the present invention
  • FIG. 26 represents, schematically and in vertical sections, a mask that can be incorporated into the subassembly object of the present invention
  • FIG. 27 represents, schematically and in vertical section, a particular embodiment of the optical subassembly object of the present invention
  • FIG. 28 represents, schematically and in a view from below, the optical subassembly illustrated in FIG. 27;
  • FIG. 29 represents, schematically and in perspective, the optical subassembly illustrated in FIGS. 27 and 28, and FIG. 30 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the assembly method. object of the present invention.
  • FIG. 1 shows a cross-section, or an end, of waveguide 105 on which a central disk 110 and a complementary ring 120 are represented.
  • the waveguide 105 is, in this embodiment, a multi-core optical fiber composed of 37 cores 115, for example for a diameter of 400 microns.
  • the 37 hearts are divided here into four layers, starting from the center of one, six, twelve and eighteen hearts.
  • the central disk corresponds to the first two layers, ie seven cores and the crown 120 corresponds to the two outer layers.
  • FIG. 2 shows angular distributions 205 of light intensities emitted by a VCSEL laser with oxide confinement, as a function of the voltage applied to this laser.
  • Each curve 205 corresponds to a voltage, the highest of the two curves corresponding to the highest voltage.
  • the vertical axis corresponds to the luminous intensity.
  • the emission peaks are separated from the angle of 90 degrees corresponding to the axis of the emission cone. Beyond this voltage, the side peaks continue to exist but correspond to a lower light intensity than the central peak. In all cases, the light source consisting of this VCSEL laser emits a substantially uniform light intensity in the emission cone.
  • FIG. 3 shows that, in a particular embodiment, the optoelectronic subsystem 300 which is the subject of the present invention comprises:
  • the light waveguide 105 having an end 315 and - on the other hand, facing the end of the waveguide 105, a light source 320 superimposed on a photodetector 310.
  • the waveguide 105 is preferably an optical fiber and, more particularly, an optical fiber is multi-core.
  • the light source 320 is, preferably, a VCSEL laser with oxide confinement.
  • the photodetector 310 is a photodiode of large area.
  • the VCSEL laser 320 emits light over the entire surface of the end 315 of the waveguide 105. By choosing the distance separating the VCSEL laser 320 from the end 315, the emission cone is matched to the surface of the end 315.
  • an emission cone is used, the lateral peaks of which are greater than the possible central peak so that the principal of the light emitted is conveyed by the ring 120, so that at the other end of the waveguide, the light rays emerge laterally from the waveguide and are mainly captured by the photodetector 310.
  • the efficiency, both in transmission and in reception, of the optoelectronic subsystem object of the present invention is greater than that of the devices known in the prior art and that the positioning constraints are less strong.
  • FIG. 4 shows that, in order to produce an optoelectronic component which is the subject of the present invention, the following is carried out:
  • the present invention also aims at a portable electronic device 505 comprising two articulated parts 510 and 515, the articulation being traversed by a connected waveguide, at least at one end, and preferably at its ends. two ends, to an optoelectronic sub-assembly 520 as described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • a mobile phone, a smartphone, a personal digital assistant (known as PDA, acronym for personal digital assistant), a tablet computer (known as tablet PC), a media player (for example a DVD player) benefit from the advantages of the implementation of the optoelectronic subsystem object of the present invention.
  • PDA personal digital assistant
  • tablet computer known as tablet PC
  • media player for example a DVD player
  • advantages include, in addition, the low exposure of the connection between the electromagnetic interference parts, compared to conductive track strip links, in particular in the case of portable electronic devices comprising radio signal transmitters (for example by the intermediate Bluetooth or Wifi interfaces).
  • These advantages also include the ability to perform complex movements, comprising more than one rotation, to a portion of the portable electronic device, relative to the other, with respect to the case of using a strip of conductive tracks.
  • FIG. 7 shows a housing 700, in which an optoelectronic component 705, mounted on a substrate 710, faces an optical element 715 providing a bevel gear towards an optical guide 720.
  • the element 715 has a focal length and its focus is on the input surface of the optical guide 720.
  • the optoelectronic component 705 is, for example, a photodiode or a laser, for example of the VCSEL type.
  • the optical guide 720 is, for example, consisting of one or more optical fiber (s).
  • the optoelectronic component 705 is bonded to the substrate 710, itself linked by a mechanical connection 725, to a first lens 730.
  • the mechanical connections are shown schematically by thick lines.
  • the optical guide 720 and the optical element 715 are mechanically connected by a mechanical connection 735 and together form a second assembly.
  • the first assembly is mechanically connected to the housing 700 by a mechanical connection 740.
  • the second assembly is mechanically connected to the housing 700 by a mechanical connection 745.
  • the element 715 providing a bevel gear, the optical guide 720 may be parallel to the plane of the optoelectronic component 705 and its substrate 710.
  • the optical element 715 comprises at least one lens and a mirror.
  • the optical element 715 comprises a concave mirror inclined with respect to each of the optical axes of the waveguide 720 and of the optoelectronic component 705.
  • the mirror comprises a diopter between a material of high refractive index and air and / or a reflective metal layer.
  • the first and second sets are not directly mechanically interconnected. Consequently, the stresses appearing on the optical fiber are not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component.
  • the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses.
  • the absence of a direct mechanical link between the first and second sets reduces mechanical stresses resulting in thermal expansion.
  • the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses.
  • the focal point of the first lens 730 is at the surface of the optoelectronic component 705.
  • the light rays coming from the optoelectronic component 705, in the case where it is a light emitter, or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component 705, in the case where it is a light receiver are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the second set on the optical axis of the first lens.
  • the focal point of the optical element 715 is at the surface of the optical waveguide
  • the optoelectronic component 705 is light emitter, are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning the first set parallel to the optical axis of the optical guide.
  • the housing 700 is mechanically connected to the optical element 715 and not to the optical guide 720.
  • the stresses on the optical guide 720 are released and, on the contrary, the optical element 715 is robustly connected to the housing 700.
  • FIG. 8 shows a sheath 802 of an optical fiber 804 penetrating into a plastic cover 806, facing a concave mirror 808 forming an angle of return towards an air layer 810 and then a lens 812 superimposed on a transparent layer 814 carrying an optoelectronic component 816 and an associated electronic circuit 818.
  • these are, in fact, several sheaths of optical fibers
  • the optical fibers 804 issuing from these sheaths each face a concave mirror 808 of the plastic cover 806.
  • the concave mirrors 808 form portions of parabolas and their focal point is on the end of the corresponding optical fiber 804. It is observed here that the term focal point means that the parallel rays coming from the lens 812 converge towards the input of the optical fiber 804 or that, conversely, the rays coming from the optical fiber 804 are found to be substantially parallel after reflection on the concave mirror 808 corresponding.
  • the mirrors 808 an angular return assembly can be realized and the optical guide constituted by the optical fibers 804 can be parallel to the plane of the optoelectronic components 816 and their substrate 814.
  • each mirror 808 has a diopter between a high refractive index material and air. The reflection is total for at least a portion of the rays incident on the mirror.
  • each mirror 808 comprises a metal layer forming a reflector.
  • the plastic cover 806 bears on a housing or substrate 820, for example ceramic, supported, by means of balls (not shown), by a printed circuit (not shown).
  • a first set consists, in combination, of the optoelectronic component 816 and the so-called "first" lens 812, the transparent layer 814 forming a mechanical connection between this component 816 and this lens 812 and a substrate 820 for the optoelectronic component 816.
  • focal point of the first lens 812 is at the surface of the optoelectronic component 816.
  • the light rays coming from the optoelectronic component 816 or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component 816 are substantially parallel, which increases the mechanical positioning tolerances of the second together on the optical axis of the first lens.
  • a second set consists, in conjunction, of the optical fiber 804 and the corresponding concave mirror 808, the cover 806 making the mechanical connection between this optical fiber 804 and the corresponding concave mirror 808.
  • the air layer 810 separates the first set and the second set.
  • the associated circuit 818 is a driver.
  • the circuit 818 associated is a TIA (acronym for "transimpedance amplifier” for transimpedance amplifier).
  • the optoelectronic subassembly thus produced comprises the housing 820 connected to: firstly, to the first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and
  • the second set comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide
  • the first and second sets are not directly mechanically connected to each other.
  • the stresses appearing on the optical fiber are thus not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component.
  • the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses.
  • the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses.
  • the mechanical tolerances of positioning of the first assembly vis-à-vis the second set are released relative to what existed in the prior art and the robustness of the assembly is improved while improving its life and reducing its assembly costs and therefore return.
  • the mechanical connection between the second assembly and the housing is formed by the cover 806.
  • the cover 806 and the housing 820 are assembled by gluing or plating and clamping. Setting up the assembly of the two assemblies is particularly easy thanks to the loosening of the coupling constraints.
  • the first set comprises: the transparent layer 814 in at least one zone and for at least one light wavelength, said transparent layer 814 being assembled to the housing 820 by a seal (not shown) and supporting conductive tracks (not shown) flush on the face of the layer 814 facing the housing, said "internal" face and at least one optoelectronic component 816 assembled to the inner face of the transparent layer 814, by metal microbeads (not shown) connected to conductive tracks carried by the transparent layer 814, each said optoelectronic component 816 implementing at least one wavelength for which an area of the layer 814 facing of the optoelectronic component 816 is transparent.
  • substrate is used to denote the transparent substrate layer 814 for the optoelectronic component 816 and its associated electronic component 818.
  • the use of the transparent substrate for the interconnection and transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, especially the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly.
  • the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser” for surface-emitting surface-emitting laser or surface-emitting laser).
  • the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier.
  • the use of the transparent substrate forming a window as a support element of the optoelectronic component and conducting tracks makes it possible to reduce the size of the connectors and to reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
  • FIG. 11 shows a housing, or base, made of ceramic 905 and a substrate made of glass, pyrex, quartz and / or sapphire 910 carrying at least one optoelectronic component 915 and at least one electronic component 920 associated with each Optoelectronic component.
  • at least one optoelectronic component 915 is a photodiode, the associated electronic component 920 being a transimpedance amplifier, or "TIA".
  • at least one optoelectronic component 915 is a VCSEL type laser source, the associated electronic component 920 being a driver (in English "driver").
  • the housing 905 is weldable or pluggable on a circuit board on its underside. However, for the sake of clarity, the electrical contacts, which are well known to those skilled in the art, are not shown in FIG. 11. At least one electronic component 920 and the housing 905 are thermally connected by a heat seal (or drain). 925, possibly integrated in the housing 905, which allows a heat dissipation on the rear face, that is to say on the housing side.
  • the heat sink 925 may be paste or thermal glue, and include "vias" filled with metal.
  • the housing 905 is associated, on the rear face, with a printed circuit 930 in a manner known per se.
  • the components 915 and 920 are assembled to the substrate 910 by microbeads, respectively 906 and 908, according to the technique known as "flip-chip".
  • Conductive tracks 909 flush on the internal face of the substrate 910 are previously made, in particular at least one conductive track which carries a high frequency digital signal from or to at least one optoelectronic component 915, to or from, respectively, the printed circuit 930 , via a microbead, this track 909, a conductive junction (see FIGS. 12A, 12B and 13) and the case 905.
  • the ceramic case / base 905 makes it possible to transfer the subset the present invention on the printed circuit 930 according to assembly techniques typically used on surface mountable components ("CMS”), for example solder.
  • CMS surface mountable components
  • the substrate 910 is used to interconnect, reducing the size of the subassembly described in FIG. 11, in comparison with the traditional assembly of optoelectronic components and associated components on a base plate. ceramic.
  • the use of the window substrate as a support element for the electronic components reduces congestion by eliminating the internal wires and compacting the assembly by removing a layer, which is traditionally found on the ceramic of the base, which forms part of the vertical walls of the housing.
  • the substrate 910 carries, on its outer face or upper, at least one mechanical alignment mark (not shown), which allows a visual alignment of any optical coupling system reported on the substrate 910.
  • the subsets are assembled collectively (in "wafer level") according to the techniques known to those skilled in the art.
  • the separation of the parts is then performed by cutting with the conventional saw.
  • This collective assembly has a great advantage in terms of the duration of the manufacturing process and in terms of cleanliness of the assembly whose dimensions are better controlled.
  • these optical subassemblies form a matrix, for example of 25 pieces, of ceramic packages with connectors, assembled to a substrate carrying the components and conductive tracks then cut.
  • the substrate 910 is mounted on the housing 905 via microbeads 907.
  • this assembly is realized by the combination of studs and a hermetic seal. Whether the assembly comprises microbeads, as illustrated in FIG. 11, or studs, as illustrated in FIGS. 12A, 12B and 13, these microbeads or studs preferably serve to convey signals between conductive tracks (not shown) of the substrate 910. and the housing 905, possibly on the surface or buried in these elements. These tracks terminate in one of the metal contact pads 952 and 953.
  • FIG. 12B shows the junction once made between the base 905 and the substrate.
  • a stud 950 and glue 955 are observed in each of FIGS. 12A and 12B.
  • the glue 955 may, in a variant, be replaced by a metal preform which will be soldered with the metal contact stud 953, possibly a trough of reception, a thermocompression being, again, used.
  • a stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives it a look of nail or stud with a pointed part.
  • glue that will protect, harden and shrink with the temperature strengthening the connection. This is a relatively well known process. This shrinkage effect with the glue of the "stud bump" will still apply additional pressure on the hermetic seal.
  • a shrinking effect is implemented by heating the parts and making contact.
  • the studs are the connection points between the substrate 910 and the housing 905.
  • a coating is formed around these studs so as to have a sealed device.
  • a hermetic seal is positioned towards the outside of the studs. Studs, allowing upside-down mounting, are part of the so-called "flip-chip" technique.
  • metal elements 960 and 965 are soldered at the periphery of the housing 905 and the substrate 910, the electrical contact being made at the stud level. 950.
  • the additional seal is made by brazing between the substrate and the housing, for example an Au / Sn alloy, an Indium alloy or another fusible alloy.
  • the high frequency digital signal is passed through studs between the substrate 910 and the housing 905.
  • the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud, which can convey signals, realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
  • a first technique consists in making a score.
  • the subset presented provides an optical function usable in a free space application.
  • the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate.
  • the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
  • a composite substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and silicon, on the other hand, is used.
  • a glass, pyrex, quartz and / or sapphire face constitutes an optical window that is used for the assembly of the components and a silicon face serves for its mechanical properties because it is known to treat this face by techniques known in the field of "MEMS".
  • the two faces are assembled by molecular adhesion or anodic sealing, and then the substrate is thinned to an optically satisfactory thickness value for use on conventional optical equipment.
  • the thickness of the glass, pyrex, quartz and / or sapphire depends on the type of material used and its optical index and is adjusted so as to have a maximum optical coupling of the device. Typically, the thickness of glass, pyrex, quartz and / or sapphire is 50 microns and the silicon thickness, which can be variable, is around 500 microns.
  • FIG. 14 shows, in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention, a step 1005 is first performed to assemble the optical guide to the cover.
  • a step 1025 the realization of at least one stud on the inner face of the substrate and, during a step 1030, brazing on this inner face.
  • the optoelectronic and electronic components are mounted on the internal face of the substrate.
  • a thermal glue deposit is made in the housing, facing at least one of the electronic components mounted on the substrate.
  • glue is deposited next to the studs on the edges of the housing.
  • the substrate is assembled on the housing, for example by thermocompression.
  • the assembly step 1055 comprises a step of sealing the housing 905 by the substrate 910, by means of a fusible joint, here solder, and electrical contact, by each stud, between a conductive track of the substrate 910 and a conductive track of the housing 905, by temperature shrinkage, here of the stud bump temperature glue.
  • a fusible joint here solder
  • temperature shrinkage here of the stud bump temperature glue
  • the cutting of the housing and the substrate is made by sawing.
  • the cover is mounted on the housing.
  • the optoelectronic component 915 is formed of a plurality of transmitters and / or optical receivers integrated in a multichannel optoelectronic component.
  • these form a bar comprising several components, for example, four, eight or twelve, side by side. (4, 8, 12 etc).
  • the electronics 920 associated on the substrate 910 is also multichannel to drive all the optoelectronic components of the bar.
  • the substrate 910 is formed solely of silicon and is itself an integrated circuit, for example for control or even control of the optoelectronic component (s).
  • the optoelectronic components 915 implement wavelengths for which the silicon is at least partially , transparent.
  • a wavelength of 1310 or 1550 nm, conventional for telecommunications passes through the silicon without absorption, which is not the case for the wavelength of 850 nm, which passes through the glass.
  • the method of manufacturing at least one optoelectronic subassembly that is the subject of the present invention comprises, in particular:
  • the coupling solution described here is also of great interest for the realization of a module with detachable fiber.
  • the existence of collimated beam between hood and housing relaxes the constraints, as we have seen, and allows, through a pinch guide, to achieve a coupling with a removable fiber. It is therefore sufficient to guide this removable fiber, and maintain mechanically with a flange or a clip.
  • the beam being collimated there is no more stress in the optical axis. We thus overcome the problems of thickness, thinning, etc. The user of this connector only has to collimated each of its optical channels.
  • FIG. 15 shows a housing, or base, made of ceramic 1105 and a cover made of glass, pyrex, quartz and / or sapphire 1110 carrying at least one optoelectronic component 1115 and at least one electronic component 1120 associated with each Optoelectronic component.
  • at least one optoelectronic component 1115 is a photodiode, the associated electronic component 1120 being a transimpedance amplifier, or "TIA".
  • at least one optoelectronic component 1115 is a VCSEL type laser source, the associated electronic component 1120 being a driver (in English "driver").
  • the housing 1105 is weldable or pluggable on a circuit board, on its underside.
  • At least one electronic component 1120 and the housing 1105 are thermally connected by a dissipator 1125, possibly integrated into the housing 1105, which allows a heat dissipation on the rear face, that is to say on the housing side.
  • the heat sink 1125 can be in paste or thermal glue.
  • the housing 1105 is associated, on the rear face, with a printed circuit 1130 in a manner known per se.
  • the components 1115 and 1120 are assembled to the cover 1110 by microbead mattresses, respectively 1106 and 1108, according to the technique known as "flip-chip".
  • Conductive tracks 1109 flush with the inner face of the cover 1110 are previously made, in particular at least one conductive track which carries a high frequency digital signal from or to at least one optoelectronic component 1115, to or from, respectively, the printed circuit 1130 , via a microbead, this track 1109, a conductive junction (see FIGS. 16A, 16B and 17) and the case 1105.
  • the ceramic case / base 1105 makes it possible to then postpone the subset object of FIG. the present invention on the printed circuit 1130 according to the assembly techniques typically used on surface-mountable components, for example welding.
  • the cover 1110 is used to achieve the interconnection, reducing the size of the subassembly described in FIG. 15, in comparison with the traditional assembly of optoelectronic components and associated components on a base plate. ceramic.
  • the window cover as a support element for the electronic components makes it possible to reduce the space requirement by eliminating the internal wires and to compact them. the elimination of a layer, traditionally located on the ceramic base, which forms part of the vertical walls of the housing.
  • the cover 1110 carries, on its outer face or upper, at least one mechanical alignment mark (not shown), which allows a visual alignment of any optical coupling system attached to the cover 1110.
  • the subsets are collectively assembled (in "wafer level") according to the techniques known to those skilled in the art.
  • the separation of the parts is then performed by cutting with the conventional saw.
  • This collective assembly has a great advantage in terms of the duration of the manufacturing process and in terms of cleanliness of the assembly whose dimensions are better controlled.
  • the photonic is self-aligned on the substrate.
  • these optical subassemblies form a matrix, for example of 25 pieces, ceramic packages with connectors, pads and tabs, assembled to a cover carrying the components and conductive tracks and cut.
  • the cover 1110 is mounted on the housing 1105 via microbeads 1107.
  • this assembly is realized by the combination of studs and a hermetic seal.
  • the assembly comprises microbeads, as illustrated in FIG. 15, or studs, as illustrated in FIGS. 16A, 16B and 17, these microbeads or studs preferably serve to convey signals between conductive tracks (not shown) of the cover 1110. and the case
  • FIG. 16B shows the junction once made between the base 1105 and the cover 1110 and in FIG. 16A the elements of the junction before assembly.
  • a stud 1150 and glue 1155 are observed.
  • the glue 1155 may alternatively be replaced by a metal preform which will be soldered with the metal contact pad 1153.
  • a stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives it a look of nail or stud with a pointed part. For assembly with studs, it implements a shrinking effect that promotes the realization of electrical contact by crushing studs.
  • the studs are the connection points between the cover 1110 and the housing 1105.
  • a coating is formed around these studs so as to have a sealed device.
  • a hermetic seal is positioned towards the outside of the studs. Studs, allowing upside-down mounting, are part of the so-called "flip-chip" technique.
  • solder elements, or seal, metal 1160 and 1165 there is provided a solder elements, or seal, metal 1160 and 1165, the periphery of the housing 1105 and hood
  • the electrical contact is made at the stud 1150.
  • the additional seal is made by brazing between the substrate / cover and the housing, for example an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy.
  • the high frequency digital signal is passed through the hermetic seal, preferably via studs, between the cover 1110 and the housing 1105.
  • the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud, which can convey signals, realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
  • an optical waveguide guide 1170 forming a bevel, said guide being formed by stacking on the hood, layers of silicon 1175.
  • the optical waveguide is composed of at least one optical fiber, whose bevelled shape is produced, for example, by polishing or laser cutting, preferably to form an angle greater than the limiting angle. total internal reflection.
  • Each optical fiber 1170 has, for example, a diameter of 125 microns.
  • each optical fiber 1170 terminates in a plane beveled shape inclined at 45 degrees to the horizontal to form a mirror.
  • the light rays that propagate in the waveguide reflect on the inclined plane surface before reaching the photodiode 1115.
  • light rays from a laser 1115 are reflected on the inclined flat surface before be conveyed by the optical guide 1170.
  • This particular arrangement allows to accurately position the optical guide 1170 and allows the optical guide 1170 is parallel to the printed circuit. Indeed, a self-alignment of the optical guide 1170 is obtained by mechanical reference.
  • a first technique consists in making a score.
  • the subset presented provides an optical function usable in a free space application. There is no light vector in the form of a waveguide, or optical fiber.
  • the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate / cover.
  • the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
  • mechanical references are made on the rear face of the substrate / cover of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, by so-called "hot embossing" techniques or lithography of materials. such as the SU8.
  • mechanical stops are used for positioning lenses, optical fibers, ferrules or receptacles.
  • the mechanical references take the form of an alignment cross.
  • a cover / composite substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and silicon, on the other hand, is used. go.
  • a glass, pyrex, quartz and / or sapphire face is an optical window that is used for the assembly of components and a silicon face is used for its mechanical properties because it is known to treat this face by techniques known in the field of "MEMS".
  • the two faces are assembled by molecular adhesion or anodic sealing, and then the hood / substrate is thinned to an optically satisfactory thickness value for use on conventional optical equipment.
  • the thickness of the glass, pyrex, quartz and / or sapphire depends on the type of material used and its optical index and is adjusted so as to have a maximum optical coupling of the device. Typically, the thickness of glass, pyrex, quartz and / or sapphire is 50 microns and the silicon thickness, which can be variable, is around 500 microns.
  • FIGS. 19A to 19D show a "thin film” technique for producing a substrate / cover for this advantageous embodiment of the device that is the subject of the present invention.
  • the silica layer has surface irregularities 1220.
  • FIG. level the outer surface of the silica layer 1210.
  • CMP cronym for "chemical mechano polishing” for chemical mechanical polishing.
  • the silicon face is etched, for example by a KOH etching or by a backside etching, such that the etching stops when the silica layer 1210 is reached.
  • the etched zones 1225 then have a hollow cone shape facing the areas of greater thickness of the silica layer 1210. They allow the self-alignment of the optical guides, for example optical fibers, implemented.
  • this zone represents a mechanical reference in itself, but other zones can be opened by this method so as to be used as mechanical reference.
  • FIGS. 20 and 21 show the housing 1105, the cover 1110 and a solder joint or sealing ring 1250 placed at the periphery of the superposition zone between the housing 1105 and the cover 1110.
  • studs 1150 which are associated with the glue 1155 and the conductive pads 1152 and 1153 as shown with reference to FIGS. 16A and 16B.
  • Two surfaces 1255 and 1256 of electrical contact with the sealing ring 1250 are on the surface of the housing 1105 in two opposite regions of the solder joint.
  • Two electrode contact surfaces 1260 and 1261 External terminals (not shown) on the surface of the housing 1105 are electrically connected by conductive tracks 1265 and 1266, respectively, to the contact surfaces 1255 and 1256.
  • the conductive tracks 1265 and 1266 are buried in the housing 1105, according to known techniques.
  • the solder of the seal ring 1250 is an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy. It can be made as a preform cut out and positioned, manually, under binocular loupes, or automatically.
  • the external electrodes are brought into contact with the contacts intended for them and an electric current is passed between the electrodes. Due to the presence of two contact areas electrically connected to each other, for each external electrode, it avoids local heating in contact with the solder and the contact, prevents fouling of the electrode, and gives a uniform heating solder and its melting on the sealing ring 1250.
  • shims are positioned close to the solder of the sealing ring 1250.
  • these wedges are constituted by the studs 1150, which also perform an electrical conductor function for the passage of signals, in particular high-speed signals, between the pads 1152 and 1153. It is observed that the The combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
  • a step 1305 of molecular assembly of silica and silicon is first carried out. Then, during a step 1310, an upgrade is carried out, that is to say, it makes plan this assembly, the silica side, which will become the inner face of the hood. Then, during a step 1315, etching of the outer face of the cover and, during a step 1320, is performed an opening of the mechanical references. During a step 1325, depositing a stud on the inner face of the cover.
  • the optoelectronic and electronic components are mounted on the inside face of the cover.
  • a deposition of solder is carried out on the edges of the housing, facing the metallized zones constituting the hermetic sealing ring.
  • a thermal glue deposit is made in the housing, facing at least one of the electronic components mounted on the hood.
  • this deposition can be achieved by positioning a solder preform, manually or automatically, on the peripheral housing area of the housing and on the electrical contact surfaces 1255 and 1256 with the solder joint. 1250 are on the surface of case 1105. During an optional step 1356, a heating of the optoelectronic subassembly is carried out comprising the housing, the cover and the solder.
  • external electrodes are positioned in contact with the external electrode contacts 1260 and 1261 and a current is passed between these electrodes, for example a direct current or an alternating current until that the whole solder has melted.
  • step 1357 heating of the solder to its melting temperature can be faster.
  • the temperature difference between the solder, the cover and the housing is more limited, which reduces the risks associated with thermal stresses, for example thermal shock.
  • the current used may be more limited and the rise in temperature may be more gradual, which reduces, again the heating components and adhesives already mounted.
  • the assembly of the cover and the housing comprises a step of sealing the housing 1105 by the cover 1110, through a fusible seal, here solder.
  • this assembly comprises, simultaneously, an electrical contacting, by each stud, between a pad of a conductive track of the cover 1110 and a pad of a conductive track of the casing. 1105, by temperature contraction, here glue studs.
  • FIGS. 23A to 23C show respectively a view from above, in longitudinal section and in lateral section of an alternative embodiment of the first embodiment illustrated in FIG. 15.
  • a metal mask 1405 made by depositing which comprises circular openings 1410 opposite four active areas of the optoelectronic component 1115, for example a photodiode or a VCSEL laser.
  • a first technique consists in making a score.
  • the subset presented provides an optical function usable in a free space application.
  • the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate / cover.
  • the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
  • the optoelectronic component 1115 is formed of a plurality of transmitters and / or optical receivers integrated in a multichannel optoelectronic component.
  • these form a bar comprising several components, for example, four, eight or twelve, side by side. (4, 8, 12 etc).
  • the electronics 1120 associated on the cover 1110 is also multichannel to drive all the optoelectronic components of the bar.
  • the cover 1110 is formed solely of silicon and is itself an integrated circuit for example control or control of the or optoelectronic components 1115, mounted flip-chip, the hood being itself mounted in flip-chip on the housing 1105.
  • the optoelectronic components 1115 implement wavelengths for which the silicon is at least partially transparent. For example, a wavelength of 1310 or 1550 nm, conventional for telecommunications, passes through the silicon without absorption, which is not the case for the wavelength of 850 nm, which passes through the glass.
  • FIG. 24 shows five pairs of sources and light receivers in the section plane 1500.
  • the first pair 1515 includes a light source 1516 and a light receiver 1517.
  • the second pair 1525 includes a light source 1526 and a light receiver 1527.
  • the third pair 1535 includes a light source 1536 and a light receiver 1537.
  • the fourth pair 1545 comprises a light source 1546 and a light receiver 1547.
  • the fifth pair 1555 comprises a light source 1556 and a light receiver 1557. It is observed that the optical axes of the source and the light receiver of each couple are confused. These common optical axes, which are in the plane of FIG. 24, bear, respectively, the references 1550, 1551, 1552, 1553 and 1554.
  • Light sources are, for example, laser components or optical guides such as optical fibers.
  • Light receivers are, for example, optical guides or photosensitive components such as photodiodes.
  • Light sources and light receivers are considered circular or substantially punctual.
  • the transparent areas are circular, as is known to do in the prior art, there are provided transparent areas whose elongation parallel to the plane of the pairs is less than the elongation perpendicular to the plane of the pairs.
  • FIG. 25 gives the zones of transparency 1511 a shape generated by three circles.
  • a circle centered on the optical axis of the pair corresponding to the zone of transparency 1511 defines two convex opposite sides 1562 and 1563 of the zone of transparency 1511 while two circles centered on the optical axes of the adjacent pairs define the two opposite concave sides. 1567 and 1568 of the area of transparency 1511.
  • the circles defining the concave opposite sides 1567 and 1568 do not necessarily have the same radii as the circles defining the convex opposite sides 1562 and 1563.
  • the radius of curvature concave sides is less than the radius of curvature of the convex sides. In other embodiments, the radius of curvature of the concave sides is greater than the radius of curvature of the convex sides.
  • the opaque zones 1571 separating the zones of transparency 1511 have a lenticular shape.
  • these circles have the same radius.
  • the radii of curvature of the sides are then equal.
  • the embodiment illustrated in FIG. 25 is particularly suited to the case where a metallized side surface is needed on which an adhesive can adhere.
  • the mask is made by lithography. This lithography is, for example, made on the back side of a Pyrex substrate.
  • a mask 1610 is opaque only at the intersection 1605 of discs of the same diameter centered on the optical axes of the source / light receiver pairs.
  • the zones of transparency facing the sources or light receivers have an elongation in the direction perpendicular to the plane 1500 greater than the elongation in the direction parallel to said plane 1500.
  • FIGS. 27 to 29 show a prism 1705 to be positioned on a transparent plate 1710 with parallel faces 1715 and 1720.
  • the face 1720 is, in the optical subassembly consisting of the prism 1705 and the blade 1710, the opposite face. to the assembly face of these components 1705 and 1710.
  • it could be provided to form a reference on the contact face, for example in the form of a line which could be superimposed during assembly, 1725 ridge prism 1705.
  • the use of such a marker would have disadvantages.
  • the conductive tracks 1745 must be formed on the other face of the blade 1710, there where will be the electronic components, for example an optoelectronic component 1740.
  • the electronic components for example an optoelectronic component 1740.
  • the respective positioning problems of the tracks 1745 on one face and the marker, on the other pace, would reduce the optical positioning quality of the prism 1705 and the optoelectronic component 1740.
  • primary markers 1735 by triangular shapes, are formed on the face 1720, along a line parallel to the edge 1725.
  • This line of the primary marks 1735 and the ridge 1725 form a plane comprising light rays deviated by the prism from light rays arriving on the outer face of the prism 1705 perpendicular to the blade 1710.
  • the angle 1725 and the primary marks 1735 are superimposed when one observes the subset Vertically optically from the top of the prism 1705.
  • a light ray passing through a marker 1735, then by the edge 1725 comes out vertically prism 1705.
  • these primary markers 1735 can be made with the same masks (or "layout") as the 1745 conductive tracks or the dielectric zones, which guarantees a very precise positioning with respect to the optoelectronic component 1740 and a very low cost realization of these primary references since they add no step to the manufacturing process, but only a form on one of the masks implemented.
  • the secondary landmarks 1730 are, preferably, shapes having angles on the line of intersection of the perpendicular planes considered. They take, in the embodiment described with reference to the figures, diamond shapes.
  • the face 1720 carries, thanks to the implementation of the so-called “flip-chip” micro-bead technology, at least one optoelectronic component is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser For "vertical cavity emitting surface laser” or “surface emitting laser”).
  • VCSEL laser acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser For "vertical cavity emitting surface laser” or “surface emitting laser”
  • an optical subassembly object of the present invention comprises a component applying a deviation to light rays that pass through it, here the prism 1705 and:
  • At least one primary positioning marker 1735 placed taking into account the deviation of light rays and
  • At least one secondary positioning marker 1730 placed without taking into account the deviation.
  • the optical subassembly comprises at least two optical components to be assembled, at least one primary marker being formed on one face of one of the optical components opposite to an assembly face of the optical components. .
  • At least one said marker has a pointed shape oriented perpendicular to the deflection axis of the light rays, is a polygon, here a triangle or a rhombus.
  • At least one positioning primary marker 1735 is implemented, taking into account the deviation of light rays. For example, we perform:
  • the assembly step of the subassembly by implementing at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deflection and the step of controlling said assembly by implementing at least one primary positioning mark placed taking into account the deviation of light rays, - or the assembly step of the subassembly by implementing at least one primary positioning mark placed in the deflection and control step of said assembly by putting at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deviation of light rays.

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Abstract

The invention relates to an optoelectronic subassembly that comprises, on the one side, a light wave guide having an end and, on the other side and opposite an end of said wave guide, a light source vertically adjacent to a photodetector. In particular embodiments, the wave guide is a multiple-core optical fibre, the light source is a vertical-cavity surface emitting laser (VCSEL) adapted for a light intensity per unit of surface area of the end of the wave guide, which is substantially identical in a central circle of the wave guide end and in the rest of said wave guide end, e.g. a VCSEL laser with oxide confinement, and the photodetector is a photodiode with a large surface area.

Description

SOUS-ENSEMBLE OPTOELECTRONIQUE OPTOELECTRONIC SUBASSEMBLY
La présente invention concerne un sous-ensemble optoélectronique. Elle s'applique, notamment à l'assemblage d'un composant optoélectronique, par exemple une diode laser à une fibre optique multi-cœurs.The present invention relates to an optoelectronic subsystem. It applies, in particular to the assembly of an optoelectronic component, for example a laser diode to a multi-core optical fiber.
Pour des raisons économiques évidentes, il est préférable d'utiliser la même fibre optique pour véhiculer des signaux lumineux se propageant dans deux sens opposés, en vue d'une communication bidirectionnelle. A chaque extrémité de la fibre, il est, cependant, nécessaire, d'une part, d'injecter des signaux lumineux et, d'autre part, de détecter les rayons lumineux arrivant, sans recevoir de rayons lumineux injectés. Aussi, il est connu d'utiliser des séparateurs optiques, par exemple des miroirs semi-réfléchissants ou des cubes séparateurs. L'inconvénient principal de cette solution est qu'elle fait perdre, dans le séparateur optique, une bonne partie de l'intensité lumineuse avant son injection et une autre partie de l'intensité lumineuse avant détection. De plus, une telle solution impose l'utilisation d'un composant optique onéreux et un alignement très précis. La présente invention vise, selon ses premiers à troisième aspects, à remédier à ces inconvénients.For obvious economic reasons, it is preferable to use the same optical fiber to convey light signals propagating in two opposite directions, for bidirectional communication. At each end of the fiber, it is, however, necessary, on the one hand, to inject light signals and, on the other hand, to detect incoming light rays, without receiving injected light rays. Also, it is known to use optical separators, for example semi-reflecting mirrors or separator cubes. The main disadvantage of this solution is that it makes lose in the optical separator, a good part of the light intensity before its injection and another part of the light intensity before detection. In addition, such a solution requires the use of an expensive optical component and a very precise alignment. The present invention aims, according to its first to third aspects, to overcome these disadvantages.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :For this purpose, according to a first aspect, the present invention aims at an optoelectronic subset, characterized in that it comprises:
- d'une part, un guide d'ondes lumineuses présentant une extrémité et - d'autre part, en regard d'une extrémité dudit guide d'ondes, une source de lumière superposée à un photodétecteur.- On the one hand, a light waveguide having an end and - on the other hand, facing an end of said waveguide, a light source superimposed on a photodetector.
Grâce à ces dispositions, la perte d'intensité lumineuse se limite à la surface de la source de lumière. Le rendement de l'interface est, ainsi, aussi bien en émission qu'en réception, plus élevé que celui des dispositifs connus dans l'art antérieur. De plus, les contraintes d'alignement et de distance sont ainsi relâchées, les tolérances étant augmentées.Thanks to these provisions, the loss of light intensity is limited to the surface of the light source. The performance of the interface is, thus, both in transmission and reception, higher than that of the devices known in the prior art. In addition, the alignment and distance constraints are released, the tolerances being increased.
Selon des caractéristiques particulières, ledit guide d'onde est une fibre optique.According to particular features, said waveguide is an optical fiber.
Le sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention présente ainsi les mêmes avantages qu'une fibre optique.The optoelectronic subset object of the present invention thus has the same advantages as an optical fiber.
Selon des caractéristiques particulières, ladite fibre optique est multi-cœurs. Le sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention présente ainsi les mêmes avantages qu'une fibre optique multi-cœurs.According to particular features, said optical fiber is multi-core. The optoelectronic subset object of the present invention thus has the same advantages as a multi-core optical fiber.
Selon des caractéristiques particulières, ladite source de lumière est un laser VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour « laser à surface émettrice en cavité verticale » ou « laser émettant en surface »). La surface de la coupe transversale de ce laser pouvant être particulièrement faible, en réception, le rendement du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention peut être particulièrement élevé. De plus, le cône d'émission du VCSEL permet de l'éloigner suffisamment de l'extrémité du guide d'ondes pour que son angle solide, vu depuis cette extrémité, soit très réduit. En réception, le rendement du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention en est encore amélioré. Selon des caractéristiques particulières, ladite source de lumière est adaptée à émettre une intensité lumineuse par unité de surface de l'extrémité du guide d'onde, sensiblement inférieure dans un disque central de l'extrémité du guide d'ondes que dans une couronne de cette extrémité du guide d'ondes. Le principal de la lumière émise est véhiculé par les parties latérales du guide d'onde de manière à ce que, à l'autre extrémité du guide d'onde, les rayons lumineux sortent latéralement du guide d'onde et soient majoritairement captés par un photodétecteur se trouvant sous une source de lumière centrale.According to particular features, said light source is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser" for "vertical cavity emitting surface laser" or "surface emitting laser"). As the cross-sectional area of this laser may be particularly small, in reception, the efficiency of the optoelectronic sub-assembly that is the subject of the present invention may be particularly high. Moreover, the emission cone of the VCSEL makes it possible to move it far enough away from the end of the waveguide so that its solid angle, seen from this end, is very small. In reception, the efficiency of the optoelectronic subset object of the present invention is further improved. According to particular features, said light source is adapted to emit a light intensity per unit area of the end of the waveguide, substantially lower in a central disk of the end of the waveguide than in a ring of this end of the waveguide. The principal of the emitted light is conveyed by the lateral portions of the waveguide so that, at the other end of the waveguide, the light rays emerge laterally from the waveguide and are predominantly picked up by a waveguide. photodetector under a central light source.
On obtient ainsi un meilleur rendement optique. Selon des caractéristiques particulières, la source de lumière est un laser VCSEL à confinement d'oxyde. Ce type de source de lumière présente l'avantage d'émettre, dans un cône d'émission, une intensité lumineuse sensiblement constante.This gives a better optical performance. According to particular characteristics, the light source is a VCSEL laser with oxide confinement. This type of light source has the advantage of emitting, in a transmission cone, a substantially constant light intensity.
Selon des caractéristiques particulières, le photodétecteur est une photodiode de grande surface. On peut ainsi reculer le photodétecteur et la source de lumière, par rapport à l'extrémité du guide d'onde, ce qui a pour conséquence de réduire l'angle solide formé par la source de lumière, vu depuis l'extrémité du guide d'ondes. Le rendement en réception est ainsi amélioré.According to particular characteristics, the photodetector is a large surface photodiode. The photodetector and the light source can thus be moved back relative to the end of the waveguide, which has the effect of reducing the solid angle formed by the light source, seen from the end of the waveguide. wave. The reception performance is thus improved.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de montage d'un sous- ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :According to a second aspect, the present invention aims at a method of mounting an optoelectronic subassembly, characterized in that it comprises:
- une étape d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur etan assembly step, superimposed, of a light source on a photodetector and
- une étape d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses.- A step of assembling the light source superimposed on the photodetector facing the end of a light waveguide.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif électronique portable comportant deux parties articulées, l'articulation étant traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, et préférentiellement en ses deux extrémités, à un sous-ensemble optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus.According to a third aspect, the present invention relates to a portable electronic device comprising two articulated parts, the articulation being traversed by a waveguide connected, at least at one end, and preferably at both ends thereof, to an optoelectronic sub-assembly. as succinctly set forth above.
Ainsi, un téléphone mobile, un smartphone, un assistant numérique personnel (connu sous le nom de PDA, acronyme de personal digital assistant), un ordinateur de type tablette (connu sous le nom de tablette-PC), un lecteur de support multimédia (par exemple un lecteur de DVD) bénéficient des avantages de la mise en œuvre du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention. Ces avantages comportent, en outre, la faible exposition de la liaison entre les parties aux interférences électromagnétiques, par rapport aux liaisons à bandes de pistes conductrices, notamment dans le cas des dispositifs électroniques portables comportant des émetteurs de signaux hertziens (par exemple par l'intermédiaires d'interfaces Bluetooth ou Wifi). Ces avantages comportent aussi la capacité de faire effectuer des mouvements complexes à une partie du dispositif électronique portable, par rapport à l'autre, par rapport au cas d'utilisation d'une bande de pistes conductrices.Thus, a mobile phone, a smartphone, a personal digital assistant (known as PDA, acronym for personal digital assistant), a tablet computer (known as tablet PC), a media player ( for example a DVD player) benefit from the advantages of the implementation of the optoelectronic subsystem object of the present invention. These advantages include, in addition, the low exposure of the link between the electromagnetic interference parts, compared to conductive track band links, in particular in the case of portable electronic devices comprising radio signal transmitters (for example by the intermediate Bluetooth or Wifi interfaces). These advantages also include the ability to make complex movements to one part of the portable electronic device, relative to the other, compared to the case of use of a strip of conductive tracks.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé et de ce dispositif électronique portable étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. La présente invention concerne aussi, selon ses troisièmes et quatrième aspects, un sous- ensemble optoélectronique et un procédé d'assemblage de ce sous-ensemble. Elle s'applique, en particulier à l'assemblage de boîtiers comportant au moins un composant optoélectronique, par exemple, un laser ou une photodiode sur une pièce mécanique ou un circuit imprimé. Pour relier un guide optique, par exemple une fibre optique ou un faisceau de fibres optiques, traditionnellement, on fixe mécaniquement ce guide optique au composant optoélectronique ou à son support immédiat, ou substrat. Ce lien mécanique a l'avantage de maintenir la position respective du guide optique et du composant optoélectronique. Il impose, cependant, des tolérances de fabrication limitées. De plus, notamment du fait des faibles tolérances, il impose que les contraintes mécaniques, notamment dues aux cycles thermiques, soient directement transmises au composant optoélectronique. D'autres contraintes ont lieu lors de l'enclipsage ou du déclipsage du guide optique sur la liaison ou lors de la mise en place, sur site, de l'ensemble ainsi formé. Ces contraintes se traduisent par une fatigue mécanique et, à terme, par des fissures ou ruptures qui nuisent au bon fonctionnement de l'ensemble. Ces inconvénients sont particulièrement importants dans le cas où la fibre optique est parallèle au plan du composant optoélectronique du fait que deux directions sont concernées par les effets des contraintes. Cependant, cette configuration est utile du fait de ses avantages de compacité, notamment en termes d'épaisseur de la jonction.Since the advantages, aims and particular characteristics of this method and of this portable electronic device are similar to those of the device as succinctly described above, they are not recalled here. The present invention also relates, according to its third and fourth aspects, an optoelectronic subset and a method of assembling this subset. It applies, in particular to the assembly of housings comprising at least one optoelectronic component, for example a laser or a photodiode on a mechanical part or a printed circuit. To connect an optical guide, for example an optical fiber or a bundle of optical fibers, traditionally, this optical guide is mechanically fixed to the optoelectronic component or its immediate support, or substrate. This mechanical link has the advantage of maintaining the respective position of the optical guide and the optoelectronic component. It imposes, however, limited manufacturing tolerances. In addition, particularly because of the low tolerances, it requires that the mechanical stresses, in particular due to thermal cycling, be directly transmitted to the optoelectronic component. Other constraints occur during the clipping or unclipping of the optical guide on the link or during the establishment, on site, of the assembly thus formed. These constraints translate into mechanical fatigue and, eventually, cracks or breaks that affect the proper functioning of the assembly. These disadvantages are particularly important in the case where the optical fiber is parallel to the plane of the optoelectronic component because two directions are affected by the effects of the stresses. However, this configuration is useful because of its compactness advantages, especially in terms of the thickness of the junction.
La figure 6 représente, schématiquement, les composants et liaisons mécaniques traditionnellement mises en places pour une telle configuration dite « à renvoi d'angle ». On y observe un boîtier 600, dans lequel un composant optoélectronique 605, monté sur un substrat 610 fait face à un ensemble optique 615 réalisant un renvoi d'angle vers une fibre optique 620. Par exemple, l'ensemble optique 615 comporte des lentilles et un miroir (non représentés). Les liaisons mécaniques, schématisées par des traits épais comportent : - une liaison mécanique 625 entre le substrat 610 et le boîtier 600,FIG. 6 represents, schematically, the components and mechanical connections traditionally set up for such a so-called "angle-deflection" configuration. There is a case 600, in which an optoelectronic component 605, mounted on a substrate 610, faces an optical assembly 615 providing a bevel gear to an optical fiber 620. For example, the optical assembly 615 comprises lenses and a mirror (not shown). The mechanical connections, schematized by thick lines comprise: a mechanical connection 625 between the substrate 610 and the casing 600,
- une liaison mécanique 630 entre le substrat 610 et l'ensemble optique 615,a mechanical connection 630 between the substrate 610 and the optical assembly 615,
- une liaison mécanique 635 entre l'ensemble optique 615 et la fibre optique 620 eta mechanical link 635 between the optical assembly 615 and the optical fiber 620 and
- une liaison mécanique 640 entre la fibre optique 620 et le boîtier 600.a mechanical connection 640 between the optical fiber 620 and the housing 600.
Comme on le comprend aisément à la lecture de la figure 6, les liaisons mécaniques sont hyperstatiques, c'est-à-dire redondantes. Ce qui a comme conséquence que, lors des dilatations différentes entre les éléments soumis à des cycles thermiques, des contraintes mécaniques importantes se font jour et, pour certaines, s'appliquent au composant optoélectronique 605 ou à son support direct 610.As is readily understood from reading FIG. 6, the mechanical links are hyperstatic, that is to say redundant. As a result, during different expansions between the elements subjected to thermal cycles, significant mechanical stresses emerge and, for some, apply to the optoelectronic component 605 or its direct support 610.
De plus, l'assemblage illustré en figure 6 représente un coût de fabrication élevé. La présente invention vise, selon ses quatrième et cinquième aspects, à remédier à ces inconvénients.In addition, the assembly illustrated in Figure 6 represents a high manufacturing cost. The present invention aims, in its fourth and fifth aspects, to overcome these disadvantages.
A cet effet, selon un quatrième aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier relié :For this purpose, according to a fourth aspect, the present invention aims at an optoelectronic subassembly, characterized in that it comprises a connected housing:
- d'une part, à un premier ensemble comportant un support de composant optoélectronique et au moins une première lentille et - d'autre part, à un deuxième ensemble comportant au moins un élément optique possédant une longueur focale et un guide optique, le premier et le deuxième ensembles n'étant pas directement mécaniquement reliés entre eux et ledit boîtier comportant au moins un élément reliant les dits premier et deuxième ensembles en laissant un espace libre entre lesdits premier et deuxième ensembles et évitant ainsi les contraintes mécaniques directes entre lesdits premier et deuxième ensembles.on the one hand, to a first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and on the other hand, to a second assembly comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide, the first and the second assemblies not being directly mechanically connected to one another and said housing comprising at least one element connecting the said first and second sets leaving a free space between said first and second sets and thus avoiding the direct mechanical stresses between said first and second sets.
Grâce à ces dispositions, les contraintes apparaissant sur la fibre optique ne sont pas transmises au support du composant optoélectronique ou à ce composant. De plus, du fait de l'utilisation d'une lentille liée au composant optoélectronique et d'un élément optique focalisant lié au guide optique, les tolérances mécaniques sont relâchées et permettent un jeu réduisant les contraintes mécaniques.Thanks to these provisions, the stresses appearing on the optical fiber are not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component. In addition, because of the use of a lens linked to the optoelectronic component and a focusing optical element linked to the optical guide, the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses.
On observe aussi que l'absence de lien mécanique direct entre le premier et le deuxième ensembles réduit les contraintes mécaniques ayant comme origine une dilatation thermique.It is also observed that the absence of a direct mechanical link between the first and second sets reduces the mechanical stresses resulting in thermal expansion.
De plus, la lentille et l'élément optique possédant une longueur focale ne subissent pas, ou peu, de contraintes mécaniques.In addition, the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses.
Selon des caractéristiques particulières, un point focal de la première lentille est en surface du composant optoélectronique. Ainsi, les rayons lumineux issus du composant optoélectronique ou arrivant vers la partie sensible du composant optoélectronique, sont sensiblement parallèles, ce qui augmente les tolérances mécaniques de positionnement du deuxième ensemble sur l'axe optique de la première lentille.According to particular features, a focal point of the first lens is at the surface of the optoelectronic component. Thus, the light rays coming from the optoelectronic component or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component, are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the second set on the optical axis of the first lens.
Selon des caractéristiques particulières, un point focal de l'élément optique possédant une longueur focale est en surface du guide optique. Ainsi, les rayons lumineux issus du guide optique ou arrivant vers l'entrée du guide optique, sont sensiblement parallèles, ce qui augmente les tolérances mécaniques de positionnement du premier ensemble parallèlement à l'axe optique du guide optique. Selon des caractéristiques particulières, le deuxième ensemble comporte un miroir incliné par rapport à l'axe du guide optique.According to particular features, a focal point of the optical element having a focal length is at the surface of the optical guide. Thus, the light rays coming from the optical guide or arriving towards the entrance of the optical guide, are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the first set parallel to the optical axis of the optical guide. According to particular characteristics, the second set comprises a mirror inclined with respect to the axis of the optical guide.
Grâce à ces dispositions, un montage en renvoi d'angle peut être réalisé et le guide optique peut être parallèle au plan du composant optoélectronique et de son substrat.Thanks to these arrangements, a return-angle assembly can be realized and the optical guide can be parallel to the plane of the optoelectronic component and its substrate.
Selon des caractéristiques particulières, ledit miroir est concave et constitue l'élément possédant une longueur focale.According to particular features, said mirror is concave and constitutes the element having a focal length.
Selon des caractéristiques particulières, ledit miroir comporte un dioptre entre un matériau de haut indice de réfraction et de l'air.According to particular features, said mirror has a diopter between a material of high refractive index and air.
Selon des caractéristiques particulières, ledit miroir comporte une couche métallique. Selon des caractéristiques particulières, dans le deuxième ensemble, le boîtier est mécaniquement relié à l'élément optique possédant une longueur focale et non au guide optique. Grâce à ces dispositions, les contraintes sur le guide optique sont relâchées et, au contraire, l'élément optique est relié de manière robuste au boîtier.According to particular features, said mirror comprises a metal layer. According to particular features, in the second set, the housing is mechanically connected to the optical element having a focal length and not to the optical guide. Thanks to these arrangements, the constraints on the optical guide are released and, on the contrary, the optical element is robustly connected to the housing.
Selon des caractéristiques particulières, le premier ensemble comporte : un substrat transparent en au moins une zone et pour au moins une longueur d'onde lumineuse, ledit substrat étant assemblé au boîtier par un joint et supportant des pistes conductrices affleurantes sur la face du substrat tournée vers le boîtier, dite face « interne » et au moins un composant optoélectronique assemblé à la face interne du substrat, par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le substrat, chaque dit composant optoélectronique mettant en œuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du substrat en regard du composant optoélectronique est transparente. L'utilisation du substrat transparent pour l'interconnexion et le report d'un composant optoélectronique permet une réduction de la taille, notamment la hauteur/l'épaisseur du sous- ensemble optoélectronique en même temps qu'une réduction du nombre de pièces de l'assemblage. On note que le composant optoélectronique peut être une photodiode, un phototransistor ou un laser, par exemple de type VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Lasers » pour lasers à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface). De plus, la mise en œuvre de la présente invention élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire du côté du support.According to particular features, the first set comprises: a transparent substrate in at least one zone and for at least one light wavelength, said substrate being assembled to the housing by a joint and supporting tracks conductive flush on the face of the substrate facing the housing, said "internal" face and at least one optoelectronic component assembled to the inner face of the substrate, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the substrate, each said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which an area of the substrate facing the optoelectronic component is transparent. The use of the transparent substrate for the interconnection and transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, especially the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly. It should be noted that the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Lasers" for lasers with vertical cavity emitting surface or laser emitting on the surface). In addition, the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier.
L'utilisation du substrat transparent formant fenêtre comme élément de support du composant optoélectronique et des pistes conductrices permet de réduire l'encombrement de la connectique et de réduire l'épaisseur du sous-ensemble optoélectronique.The use of the transparent substrate forming a window as a support element of the optoelectronic component and conducting tracks makes it possible to reduce the size of the connectors and to reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
Enfin, ce sous-ensemble fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre.Finally, this subset provides an optical function that can be used in a free space application.
Selon des caractéristiques particulières, le sous-ensemble optoélectronique comporte une pluralité de composants optoélectroniques, une pluralité de guides d'onde, une pluralité de premières lentilles et une pluralité d'éléments optiques possédant une longueur focale, chaque guide d'onde étant optiquement associé à un composant optoélectronique par l'intermédiaire d'une première lentille et d'un élément optique possédant une longueur focaleAccording to particular features, the optoelectronic subsystem comprises a plurality of optoelectronic components, a plurality of waveguides, a plurality of first lenses and a plurality of optical elements having a focal length, each waveguide being optically associated to an optoelectronic component via a first lens and an optical element having a focal length
Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication d'au moins un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :According to a fifth aspect, the present invention relates to a method of manufacturing at least one optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
- une étape d'assemblage mécanique d'un boîtier à un premier ensemble comportant un support de composant optoélectronique et au moins une première lentille eta step of mechanically assembling a housing to a first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and
- une étape d'assemblage mécanique du boîtier à un deuxième ensemble comportant au moins un élément optique possédant une longueur focale et un guide optique, de telle manière que le premier et le deuxième ensemble ne soient pas directement mécaniquement reliés entre eux, qu'au moins un élément relie les dits premier et deuxième ensembles en laissant un espace libre entre lesdits premier et deuxième ensembles et qu'il n'y ait pas de contrainte mécanique directe entre lesdits premier et deuxième ensembles.a step of mechanically assembling the housing to a second assembly comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide, such that the first and second assemblies are not directly mechanically connected to each other, at least one element connects said first and second sets leaving a free space between said first and second sets and there is no direct mechanical stress between said first and second sets.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci- dessus, ils ne sont pas rappelés ici.Since the advantages, aims and particular characteristics of this process are similar to those of the optoelectronic sub-assembly object of the present invention, as briefly described above, they are not recalled here.
La présente invention concerne aussi, selon ses sixième et septième aspects, un sous- ensemble optoélectronique et un procédé d'assemblage de ce sous-ensemble. Elle s'applique, en particulier à l'assemblage de boîtiers comportant au moins un composant optoélectronique, par exemple, un laser ou une photodiode sur une pièce mécanique ou un circuit imprimé. Pour réaliser un assemblage étanche d'un boîtier à un capot, il est connu d'utiliser des colles. Cependant le joint de colle n'est pas hermétique. Pour réaliser un assemblage hermétique entre un boîtier et un capot, il est connu d'utiliser une brasure que l'on fait fondre en chauffant l'ensemble à la température de fusion de la brasure. Cependant, cette technique présente le risque d'endommager les composants présents dans le boîtier et, en particulier les composants optoélectroniques. De plus, des gaz peuvent apparaître aux hautes températures et provoquer des dépôts nuisibles au bon fonctionnement des composants, notamment des composants optoélectroniques dont l'interface optique peut être salie.The present invention also relates, according to its sixth and seventh aspects, an optoelectronic subset and a method of assembling this subset. It applies, in particular to the assembly of housings comprising at least one optoelectronic component, for example a laser or a photodiode on a mechanical part or a printed circuit. To achieve a tight assembly of a housing to a hood, it is known to use glues. However, the glue joint is not hermetic. To achieve a hermetic assembly between a housing and a hood, it is known to use solder which is melted by heating the assembly to the melting temperature of the solder. However, this technique has the risk of damaging the components present in the housing and, in particular, the optoelectronic components. In addition, gases can occur at high temperatures and cause deposits harmful to the proper functioning of the components, including optoelectronic components whose optical interface can be dirty.
Il a été proposé, par exemple dans le document JP61184850 de faire fondre la brasure, par effet joule, en reliant des électrodes externes directement sur la brasure et en faisant passer un courrant entre les électrodes. Cependant, le contact entre les électrodes externes et la brasure sont de mauvaise qualité et le chauffage devient plus important au lieu de contact entre les électrodes et la brasure que dans le reste de la brasure. De plus, la brasure a tendance à rester accrochée aux électrodes, ce qui nuit à la répétitivité de cette procédure. En outre, réchauffement local à proximité du contact des électrodes et de la brasure peut provoquer un choc thermique et endommager, par fatigue mécanique ou par rupture, le capot ou le boîtier, notamment lorsque l'un d'entre eux est en verre, en pyrex (marque déposée), en quartz ou en saphir.It has been proposed, for example in JP61184850 to melt the solder by Joule effect, connecting external electrodes directly on the solder and passing a current between the electrodes. However, the contact between the external electrodes and the solder is of poor quality and the heating becomes more important at the point of contact between the electrodes and the solder than in the rest of the solder. In addition, the solder tends to remain attached to the electrodes, which affects the repetitiveness of this procedure. In addition, local warming near the contact of the electrodes and the solder can cause a thermal shock and damage, by mechanical fatigue or rupture, the cover or the housing, especially when one of them is glass, in pyrex (registered trademark), quartz or sapphire.
La présente invention vise, selon ses sixième et septième aspects, à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un sixième aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :The present invention aims, in its sixth and seventh aspects, to overcome these disadvantages. For this purpose, according to a sixth aspect, the present invention aims an optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
- au moins deux surfaces de contact d'électrodes externes,at least two contact surfaces of external electrodes,
- au moins deux surfaces de contact électrique avec un joint de brasure placé entre un boîtier et un capot et - au moins deux pistes conductrices reliant, chacune, l'une des surfaces de contact d'électrode externe et une surface de contact électrique avec le joint de brasure, ledit joint de brasure étant adapté à réaliser une jonction hermétique par fusion sous l'effet du passage du courant le long du joint de brasure, les surfaces de contact électriques avec le joint de brasure ne touchant qu'une portion de ce joint de brasure en des positions opposées du sous- ensemble.at least two electrical contact surfaces with a solder joint placed between a housing and a cover and at least two conductive tracks each connecting one of the external electrode contact surfaces and an electrical contact surface with the solder joint, said solder joint being adapted to form a hermetic seal by fusion under the effect of the passage of the current along the solder joint, the electrical contact surfaces with the solder joint touching only a portion thereof solder joint at opposite positions of the subassembly.
Grâce à ces dispositions, pour faire fondre la brasure, on met en contact les électrodes externes avec les contacts qui leur sont destinés et on fait passer un courant électrique entre les électrodes, provoquant ainsi un échauffement uniforme de la brasure et sa fusion. Par exemple, la brasure entre le capot et le boîtier est un alliage Au/Sn, un alliage d'indium ou un autre alliage fusible. On note que le passage du courant le long de la brasure permet, par rapport à un passage dans l'épaisseur, d'augmenter la résistance électrique et donc de réduire l'intensité électrique mise en œuvre.Thanks to these provisions, to melt the solder, the external electrodes are brought into contact with the contacts intended for them and an electric current is passed between the electrodes, thus causing uniform heating of the solder and its fusion. For example, the solder between the cover and the housing is an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy. It is noted that the passage of the current along the solder makes it possible, with respect to a passage in the thickness, to increase the electrical resistance and thus to reduce the electrical intensity used.
Selon des caractéristiques particulières, le sous-ensemble tel que succinctement exposé ci- dessus comporte, en outre, des cales positionnées à proximité de la brasure. Grâce à ces dispositions, lorsque la brasure fond, son épaisseur réduit mais est limitée par celle des cales. On évite ainsi que la brasure ne se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du boîtier en cours de scellement.According to particular features, the subassembly as briefly described above further comprises shims positioned near the solder. With these provisions, when the solder melts, its reduced thickness but is limited by that of the wedges. This prevents the solder from spreading inside or outside the housing being sealed.
Selon des caractéristiques particulières, lesdites cales sont des studs. Un stud est un fil métallique qui a été soudé et sur le lequel on a tiré, pendant la soudure, très rapidement et fortement ce qui donne une allure de clou ou de plot avec une partie pointue.According to particular features, said wedges are studs. A stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives a look of nail or stud with a pointed part.
On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant.It is observed that the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
Selon des caractéristiques particulières, lesdites cales sont montées sur des plots conducteurs et véhiculent des signaux électriques.According to particular features, said wedges are mounted on conductive pads and convey electrical signals.
Selon des caractéristiques particulières, lesdites pistes conductrices sont enterrées sous la surface du boîtier ou du capot. Selon des caractéristiques particulières, la brasure est une préforme découpée.According to particular features, said conductive tracks are buried under the surface of the housing or the cover. According to particular characteristics, the solder is a cut preform.
Selon des caractéristiques particulières, le capot est transparent en au moins une zone et pour au moins une longueur d'onde lumineuse, ledit capot étant assemblé au boîtier par ladite brasure et supportant des pistes conductrices affleurantes sur la face du capot tournée vers le boîtier, dite face « interne », au moins un composant optoélectronique étant assemblé à la face interne du capot, par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot, chaque dit composant optoélectronique mettant en œuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente.According to particular features, the cover is transparent in at least one zone and for at least one light wavelength, said cover being assembled to the housing by said solder and supporting conductive tracks flush with the face of the cover facing the housing, said "internal" face, at least one optoelectronic component being assembled to the inner face of the cover, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the cover, each said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which a zone of the cover opposite the optoelectronic component is transparent.
L'utilisation du capot transparent pour l'interconnexion et le report d'un composant optoélectronique permet une réduction de la taille, notamment la hauteur/l'épaisseur du sous- ensemble optoélectronique en même temps qu'une réduction du nombre de pièces de l'assemblage.The use of the transparent cover for the interconnection and the transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, in particular the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly.
On note que le composant optoélectronique peut être une photodiode, un phototransistor ou un laser, par exemple de type VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Lasers » pour lasers à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface). De plus, la mise en œuvre de la présente invention élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire du côté du support. L'utilisation du capot transparent formant fenêtre comme élément de support du composant optoélectronique et des pistes conductrices permet de réduire l'encombrement de la connectique et de réduire l'épaisseur du sous-ensemble optoélectronique.It should be noted that the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Lasers" for lasers with vertical cavity emitting surface or laser emitting on the surface). In addition, the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier. The use of the transparent window cover as a support element of the optoelectronic component and conductive tracks reduces the bulk of the connectors and reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
Ainsi, le sous-ensemble fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Selon des caractéristiques particulières, le capot comporte du verre, du pyrex (marque déposée), du quartz et/ou du saphir.Thus, the subset provides an optical function usable in a free space application. According to particular features, the cover comprises glass, pyrex (registered trademark), quartz and / or sapphire.
Selon des caractéristiques particulières, le capot est formé d'une couche de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et d'une couche de silicium, d'autre part. Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant supporté par le capot est thermiquement relié par un drain thermique à la face du boîtier orientée vers le capot se trouvant en face dudit composant optoélectronique.According to particular features, the cover is formed of a layer of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and a layer of silicon, on the other hand. According to particular features, at least one component supported by the cover is thermally connected by a heat sink to the face of the housing facing the cover facing said optoelectronic component.
Cette configuration avantageuse permet une dissipation thermique en face arrière. Le drain thermique peut être en pâte ou colle thermique.This advantageous configuration allows heat dissipation on the rear face. The heat sink may be in paste or thermal glue.
Selon un septième aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication d'au moins un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :According to a seventh aspect, the present invention relates to a method of manufacturing at least one optoelectronic subsystem, characterized in that it comprises:
- une étape d'assemblage d'un boîtier, d'un capot et d'une brasure intercalée entre le boîtier et le capot, le boîtier ou le capot comportant au moins deux pistes conductrices reliant, chacune, une surface de contact d'électrode externe et une surface de contact électrique avec le joint de brasure, les surfaces de contact électrique ne touchant qu'une portion de ce joint de brasure en des positions opposées du sous-ensemble et- A step of assembling a housing, a cover and a solder interposed between the housing and the cover, the housing or the cover comprising at least two conductive tracks each connecting an electrode contact surface. and an electrical contact surface with the solder joint, the electrical contact surfaces touching only a portion of said solder joint at opposite positions of the subassembly and
- une étape de passage de courant dans ladite brasure, le long de ladite brasure jusqu'à ce que la brasure fonde pour réaliser une jonction hermétique du boîtier et du capot. Selon des caractéristiques particulières, préliminairement à l'étape de passage de courant on effectue une étape de chauffage de l'ensemble constitué du boîtier, du capot et de la brasure, jusqu'à une température inférieure à la température de fusion de la brasure.- A current passing step in said solder along said solder until the solder melts to achieve a hermetic junction of the housing and the cover. According to particular characteristics, prior to the current-passing step, a heating step is performed for the assembly consisting of the housing, the cover and the solder, to a temperature below the solder melting temperature.
Grâce à ces dispositions, le chauffage de la brasure à sa température de fusion peut être plus rapide. De plus, la différence de température entre la brasure, le capot et le boîtier est plus limitée, ce qui réduit les risques liés aux contraintes d'origine thermique, par exemple à un choc thermique. Enfin, à durée de l'étape de passage de courant constante, le courant mis en œuvre peut être plus limité et la montée en température peut être plus progressive, ce qui réduit, de nouveau les contraintes d'origine thermique.Thanks to these provisions, the heating of the solder to its melting temperature can be faster. In addition, the temperature difference between the solder, the cover and the housing is more limited, which reduces the risks associated with thermal stresses, for example thermal shock. Lastly, at the duration of the step of constant current flow, the current used may be more limited and the rise in temperature may be more gradual, which again reduces the constraints of thermal origin.
Selon des caractéristiques particulières, l'étape d'assemblage comporte une étape de réalisation d'au moins une cale entre ledit capot et ledit boîtier, à proximité de la brasure.According to particular features, the assembly step comprises a step of producing at least one wedge between said cover and said housing, close to the solder.
Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'assemblage, on forme des studs servant de cale, chaque stud formant contact électrique entre une piste conductrice portées par le capot et une piste conductrice portée par le boîtier.According to particular features, during the assembly step, studs are formed as wedges, each stud forming electrical contact between a conductive track carried by the cover and a conductive track carried by the housing.
Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape d'assemblage d'au moins un composant optoélectronique à une face interne du capot, par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot, ledit composant optoélectronique mettant en œuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente, de telle manière que chaque dit composant optoélectronique se trouve à l'intérieur de l'ensemble formé par le boîtier et le capot. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci- dessus, ils ne sont pas rappelés ici.According to particular features, the method as briefly described above comprises a step of assembling at least one optoelectronic component to an inner face of the cover, by metal microbeads connected to conductive tracks carried by the cover, said optoelectronic component implementing at least one wavelength for which a zone of the cover facing the optoelectronic component is transparent, such that each said optoelectronic component is inside the assembly formed by the housing and the cover. Since the advantages, aims and particular characteristics of this process are similar to those of the optoelectronic sub-assembly object of the present invention, as briefly described above, they are not recalled here.
La présente invention concerne aussi, selon son huitième aspect, un sous-ensemble optoélectronique. En optique parallèle, plusieurs sources de lumière se trouvent au regard de plusieurs récepteurs de lumière. Les sources de lumière sont, par exemple, des composants laser ou des guides optiques tels que des fibres optiques. Les récepteurs de lumière sont, par exemple, des guides optiques ou des composants photosensibles tels que des photodiodes. Pour des raisons de compacité, les chemins optiques reliant une source de lumière à un récepteur de lumière sont souvent très proches. Il apparaît alors des interférences entre les faisceaux lumineux qui mènent à un phénomène de diaphonie (en anglais « cross talk »). Une partie de la lumière destinée à l'un des récepteurs optiques est reçue par un autre récepteur optique. La qualité des signaux transmis s'en trouve dégradée. II est connu de mettre en place des diaphragmes circulaires, c'est-à-dire des ouvertures circulaires dans un plan opaque, sur le chemin optique allant d'une source de lumière au récepteur qui lui correspond. Cependant, un tel diaphragme circulaire réduit sensiblement la quantité de lumière transmise sur ce chemin optique.The present invention also relates, according to its eighth aspect, an optoelectronic subset. In parallel optics, several light sources are found in relation to several light receivers. Light sources are, for example, laser components or optical guides such as optical fibers. Light receivers are, for example, optical guides or photosensitive components such as photodiodes. For reasons of compactness, the optical paths connecting a light source to a light receiver are often very close. There then appears interference between the light beams that lead to a phenomenon of cross talk. Part of the light for one of the optical receivers is received by another optical receiver. The quality of the transmitted signals is degraded. It is known to set up circular diaphragms, that is to say circular openings in an opaque plane, on the optical path from a light source to the corresponding receiver. However, such a circular diaphragm substantially reduces the amount of light transmitted on this optical path.
La présente invention vise, selon son huitième aspect, à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un huitième aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique comportant, dans un plan, une pluralité de couples comportant, chacun, une source de lumière et un récepteur de lumière, caractérisé en ce qu'il comporte, perpendiculairement à ce plan, un masque opaque présentant des zones de transparence dont l'élongation dans la direction perpendiculaire audit plan est supérieure à l'élongation dans la direction parallèle audit plan. Grâce à ces dispositions, les rayons lumineux orientés sensiblement parallèlement au plan considéré sont plus fortement atténués que les rayons lumineux formant un angle plus élevés avec ledit plan. On réduit ainsi efficacement la diaphonie tout en laissant passer une plus grande quantité de lumière entre les deux parties d'un même couple, que dans les systèmes de l'art antérieur.The present invention aims, in its eighth aspect, to overcome these disadvantages. For this purpose, according to an eighth aspect, the present invention aims an optoelectronic subset comprising, in a plane, a plurality of couples each comprising a light source and a light receiver, characterized in that it comprises, perpendicular to this plane, an opaque mask having areas of transparency whose elongation in the direction perpendicular to said plane is greater than the elongation in the direction parallel to said plane. Thanks to these provisions, the light rays oriented substantially parallel to the plane are more attenuated than the light rays forming a higher angle with said plane. This effectively reduces the crosstalk while allowing a greater amount of light to pass between the two parts of the same pair, than in the systems of the prior art.
Selon des caractéristiques particulières, les zones de transparence comportant au moins deux côtés concaves.According to particular characteristics, the zones of transparency comprising at least two concave sides.
Selon des caractéristiques particulières, les zones de transparence présentent une forme possédant deux côtés convexes alternés avec deux côtés concaves.According to particular features, the zones of transparency have a shape having two alternating convex sides with two concave sides.
Selon des caractéristiques particulières, les deux côtés convexes sont des segments d'un même cercle. Selon des caractéristiques particulières, les deux côtés concaves de deux zones transparentes n-1 et n+1 adjacentes à une zone n font partie d'un même cercle.According to particular characteristics, the two convex sides are segments of the same circle. According to particular features, the two concave sides of two transparent zones n-1 and n + 1 adjacent to a zone n are part of the same circle.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit cercle est centré sur l'axe optique d'un dit couple.According to particular characteristics, at least one said circle is centered on the optical axis of a said pair.
Selon des caractéristiques particulières, le rayon de courbure des côtés concaves est inférieur au rayon de courbure des côtés convexes.According to particular features, the radius of curvature of the concave sides is less than the radius of curvature of the convex sides.
Grâce à chacune de ces dispositions, l'efficacité du sous-ensemble optique est optimisée. En effet, le rayon de courbure des côtés convexes est lié au rendement optique du sous-ensemble tandis que le rayon de courbure des côtés concaves est lié à la protection contre la diaphonie.Thanks to each of these arrangements, the effectiveness of the optical subassembly is optimized. Indeed, the radius of curvature of the convex sides is related to the optical efficiency of the subassembly while the radius of curvature of the concave sides is related to the protection against crosstalk.
Selon des caractéristiques particulières, les rayons de courbure des côtés concaves et des côtés convexes sont égaux. Selon des caractéristiques particulières, le sous-ensemble objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un masque opaque qui comporte des zones opaques de forme lenticulaire entre les zones de transparence.According to particular features, the radii of curvature of the concave sides and the convex sides are equal. According to particular features, the subset object of the present invention, as succinctly set forth above, comprises an opaque mask which has opaque zones of lenticular shape between the zones of transparency.
Selon des caractéristiques particulières, lesdites formes lenticulaires présentent deux côtés circulaires de mêmes rayons de courbure.According to particular features, said lenticular shapes have two circular sides of the same radii of curvature.
La présente invention concerne aussi, selon ses neuvième et dixième aspects, un sous- ensemble optique. Elle s'applique, notamment à l'assemblage d'un composant optique, par exemple un prisme, sur un circuit électronique.The present invention also relates, according to its ninth and tenth aspects, an optical subassembly. It applies, in particular to the assembly of an optical component, for example a prism, on an electronic circuit.
Le positionnement d'un composant optique sur un circuit électronique est un problème dès lors que le composant optique considéré applique une déviation des rayons lumineux qui le traversent. En effet, lorsque l'on observe le circuit à travers le composant optique, pour le positionner ou pour contrôler son positionnement, on subit la déviation des rayons et on risque d'effectuer une erreur de positionnement.The positioning of an optical component on an electronic circuit is a problem since the optical component considered applies a deviation of the light rays that pass through it. Indeed, when one observes the circuit through the optical component, to position it or to control its positioning, it undergoes the deviation of the radii and there is a risk of making a positioning error.
La présente invention vise, selon ses neuvième et dixième aspects, à remédier à ces inconvénients.The present invention aims, in its ninth and tenth aspects, to overcome these disadvantages.
A cet effet, selon un neuvième aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optique comportant un composant optique appliquant une déviation à des rayons lumineux qui le traversent, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux. Grâce à ces dispositions, on peut positionner ou contrôler la position respectives des composants du sous-ensemble optique en utilisant des rayons lumineux traversant le composant optique appliquant une déviation. On dispose ainsi d'une capacité de positionnement et/ou de contrôle améliorés. De plus, on peut, grâce à la mise en œuvre de la présente invention, positionner, sur la même face d'un circuit transparent, par exemple formé d'une lame de verre ou de quartz, d'une part des pistes conductrices pour un composant optoélectronique et, d'autre part, chaque repère primaire de positionnement, le composant optique appliquant la déviation optique se trouvant lié à l'autre face de ce circuit. On évite ainsi les tolérances dues aux positionnements respectifs des repères et du composant optoélectronique sur les deux faces du circuit, qu'il aurait fallu prévoir si le repère avait été formé sur la face de contact avec le composant optique générant la déviation optique. Le positionnement est ainsi très précis et on peut réduire les coûts de production en réalisant les repères primaires avec les mêmes masques que ceux qui réalisent les pistes conductrices ou les couches diélectrique sur la face portant le composant optoélectronique.For this purpose, according to a ninth aspect, the present invention is an optical subassembly comprising an optical component applying a deviation to light rays which pass through it, characterized in that it comprises at least one primary positioning marker placed in account of the deviation of light rays. Thanks to these arrangements, it is possible to position or control the respective position of the components of the optical sub-assembly by using light rays passing through the optical component applying a deflection. This provides an improved positioning and / or control capability. In addition, it is possible, thanks to the implementation of the present invention, to position, on the same face of a transparent circuit, for example formed of a glass or quartz blade, on the one hand conductive tracks for an optoelectronic component and, on the other hand, each primary positioning marker, the optical component applying the optical deflection being linked to the other face of this circuit. This avoids the tolerances due to the respective positions of the marks and the optoelectronic component on both sides of the circuit, which would have been expected if the mark had been formed on the contact face with the optical component generating the optical deflection. The positioning is thus very precise and the production costs can be reduced by producing the primary markers with the same masks as those which make the conductive tracks or the dielectric layers on the face carrying the optoelectronic component.
Selon des caractéristiques particulières, ledit sous-ensemble optique comporte, en outre, au moins un repère secondaire de positionnement placé en ne tenant pas compte de la déviation. Grâce à ces dispositions, on peut positionner ou contrôler la position respective des composants du sous-ensemble optique d'une part sans utiliser de rayons déviés, par exemple sans utiliser de rayons traversant le composant et, d'autre part, en utilisant des rayons lumineux traversant le composant. On dispose ainsi d'une souplesse et d'une capacité de positionnement et/ou de contrôle améliorés. Selon des caractéristiques particulières, ledit sous-ensemble optique comporte au moins deux composants optiques à assembler, au moins un dit repère primaire étant formé sur une face de l'un des dits composants optiques opposée à une face d'assemblage des dits composants optiques.According to particular features, said optical subassembly further comprises at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deflection. Thanks to these arrangements, it is possible to position or control the respective position of the components of the optical subassembly on the one hand without using deviated rays, for example without using rays passing through the component and, on the other hand, using radii light passing through the component. This provides flexibility and improved positioning and / or control capability. According to particular features, said optical subassembly comprises at least two optical components to be assembled, at least one said primary mark being formed on a face of one of said optical components opposite to an assembly face of said optical components.
Grâce à ces dispositions, on peut tenir compte de la déviation à travers les deux composants considérés.Thanks to these provisions, it is possible to take into account the deviation through the two components considered.
Selon des caractéristiques particulières, le composant optique portant chaque repère primaire est un circuit électronique, au moins un composant optoélectronique étant assemblé à ladite face portant chaque repère primaire.According to particular features, the optical component carrying each primary marker is an electronic circuit, at least one optoelectronic component being assembled to said face bearing each primary marker.
Le repère primaire peut ainsi être lié à la position de chaque composant optoélectronique, ce quoi augmente la précision du repérage.The primary marker can thus be linked to the position of each optoelectronic component, which increases the accuracy of the registration.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère primaire est formé simultanément à une piste conductrice ou diélectrique de ladite face assemblée à chaque dit composant optoélectronique.According to particular characteristics, at least one said primary marker is formed simultaneously with a conductive or dielectric track of said face assembled to each said optoelectronic component.
On peut ainsi réaliser simultanément des pistes conductrices ou des masques diélectrique et chaque dit repère primaire. La formation de chaque repère primaire est ainsi directement intégrée dans les masques utilisés pour réaliser un circuit électronique et le positionnement du repère primaire par rapport aux pistes liées à chaque dit composant optoélectronique est donc extrêmement précis.Conductive tracks or dielectric masks and each said primary mark can thus be produced simultaneously. The formation of each primary marker is thus directly integrated into the masks used to produce an electronic circuit and the positioning of the primary marker relative to the tracks associated with each said optoelectronic component is therefore extremely precise.
En effet, on évite ainsi tous les problèmes de tolérance et de coûts de fabrication dus à l'utilisation de moyens de formation différents pour les pistes liées aux composants et pour les repères, en particuliers, s'ils devaient être formés sur les deux face différentes du circuit électronique.Indeed, it avoids all the problems of tolerance and manufacturing costs due to the use of different training means for the tracks related to the components and for the marks, in particular, if they were to be formed on both sides different from the electronic circuit.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit composant optoélectronique est un laser VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour « laser à surface émettrice en cavité verticale » ou « laser émettant en surface »).According to particular features, at least one said optoelectronic component is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser" for "vertical cavity emitting surface laser" or "surface emitting laser").
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit composant optoélectronique est monté selon la technologie dite « flip-chip ». Le positionnement du composant optoélectronique sur le circuit est ainsi, lui-même, très précis puisqu'un auto-alignement est réalisé lors du montage selon cette technologie.According to particular characteristics, at least one said optoelectronic component is mounted according to the so-called "flip-chip" technology. The positioning of the optoelectronic component on the circuit is thus, itself, very precise since a self-alignment is achieved during assembly according to this technology.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère comporte une forme en pointe orientée perpendiculairement à l'axe de déviation des rayons lumineux. Grâce à ces dispositions le positionnement et/ou le contrôle sont plus précis que si tous les repères avaient une forme sans pointe.According to particular features, at least one said mark has a pointed shape oriented perpendicularly to the deflection axis of the light rays. With these provisions positioning and / or control are more accurate than if all the pins had a shape without tip.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère est un polygone.According to particular characteristics, at least one said marker is a polygon.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère est un triangle.According to particular characteristics, at least one said marker is a triangle.
Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère est un losange. Selon des caractéristiques particulières, ledit composant optique appliquant une déviation comporte au moins deux dioptres non parallèles.According to particular characteristics, at least one said marker is a rhombus. According to particular features, said optical component applying a deflection comprises at least two nonparallel diopters.
Selon des caractéristiques particulières, ledit composants optique appliquant une déviation est un prisme.According to particular features, said optical component applying a deflection is a prism.
Selon un dixième aspect, la présente invention vise un procédé de montage d'un sous- ensemble optique comportant un composant optique appliquant une déviation à des rayons lumineux qui le traversent, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de montage ou de contrôle de positionnement en mettant en œuvre au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux.According to a tenth aspect, the present invention aims a method of mounting an optical subassembly comprising an optical component applying a deviation to light rays which pass through it, characterized in that it comprises a step of mounting or positioning control by implementing at least one primary positioning marker placed taking into account the deviation of light rays.
Selon des caractéristiques particulières le procédé de montage tel que succinctement exposé ci-dessus comporte :According to particular features, the assembly method as briefly described above comprises:
- soit une étape de montage du sous-ensemble en mettant en œuvre au moins un repère secondaire de positionnement placé en ne tenant pas compte de la déviation et une étape de contrôle dudit montage en mettant en œuvre au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux, - soit une étape de montage du sous-ensemble en mettant en œuvre au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation et une étape de contrôle dudit montage en mettant en œuvre au moins un repère secondaire de positionnement placé en ne tenant pas compte de la déviation de rayons lumineux.or a step of assembling the subassembly by implementing at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deflection and a step of controlling said assembly by implementing at least one primary positioning marker placed in taking account of the deviation of light rays, or a step of assembling the subassembly by implementing at least one primary positioning marker placed taking into account the deflection and a step of controlling said assembly by implementing at least a secondary positioning marker placed without taking into account the deviation of light rays.
Selon des caractéristiques particulières, le procédé objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte une étape de gravure, avec le même masque, dudit repère et d'au moins une couche d'un circuit électronique.According to particular features, the method which is the subject of the present invention, as briefly described above, comprises a step of etching, with the same mask, of said mark and of at least one layer of an electronic circuit.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici.Since the advantages, aims and particular characteristics of this process are similar to those of the device as briefly described above, they are not recalled here.
Bien que les aspects de la présente invention et leurs caractéristiques principales et particulières soient exposés successivement ci-dessus, les différents aspects de la présente invention sont destinés à être mis en œuvre ensemble pour la réalisation de systèmes optoélectroniques. Les caractéristiques principales et particulières de chacun des aspects de la présente invention constituent ainsi des caractéristiques particulières des autres aspects de la présente invention.Although the aspects of the present invention and their main and particular features are set forth successively above, the various aspects of the present invention are intended to be implemented together for the realization of optoelectronic systems. The main and particular features of each of the aspects of the present invention thus constitute particular features of the other aspects of the present invention.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and features of the present invention will emerge from the description which follows, made for an explanatory and non-limiting purpose with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement et en coupe transversale, une fibre optique multi- cœurs mise en œuvre dans un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optoélectronique et du procédé objets de la présente invention, - la figure 2 représente, schématiquement, une répartition angulaire d'intensité lumineuse issue d'une diode laser en fonction de la tension qui lui est applique,FIG. 1 represents, schematically and in cross-section, a multi-core optical fiber implemented in a particular embodiment of the optoelectronic subsystem and the method of the present invention; FIG. 2 is a diagrammatic representation of angular distribution of light intensity from a laser diode according to the voltage applied to it,
- la figure 3 représente, schématiquement en en coupe, un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention,FIG. 3 represents, schematically in section, a particular embodiment of the optoelectronic subassembly object of the present invention,
- la figure 4 représente, sous forme d'un logigrame, des étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,FIG. 4 represents, in the form of a logigram, steps implemented in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention,
- la figure 5 représente, schématiquement, un dispositif électronique incorporant un sous- ensemble optoélectronique objet de la présente invention,FIG. 5 represents, schematically, an electronic device incorporating an optoelectronic subassembly object of the present invention,
- la figure 6 représente, schématiquement, un assemblage connu dans l'art antérieur,FIG. 6 represents, schematically, an assembly known in the prior art,
- la figure 7 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier d'un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention, - la figure 8 représente, schématiquement et en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier d'un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention,FIG. 7 represents, schematically, a first particular embodiment of an optoelectronic subassembly object of the present invention, FIG. 8 represents, schematically and in section, a second particular embodiment of an optoelectronic subassembly object of the present invention,
- la figure 9 représente, schématiquement et en coupe, un élément optique incorporé dans le deuxième mode de réalisation illustré en figure 8, - la figure 10 représente, schématiquement et en perspective, un deuxième ensemble incorporé au deuxième mode de réalisation illustré en figure 8,FIG. 9 represents, schematically and in section, an optical element incorporated in the second embodiment illustrated in FIG. 8; FIG. 10 is a diagrammatic perspective view of a second assembly incorporated in the second embodiment illustrated in FIG. 8; ,
- la figure 11 représente, schématiquement et en section, un premier mode de réalisation d'un premier ensemble incorporé au deuxième mode de réalisation, illustré en figures 8 à 10,FIG. 11 represents, schematically and in section, a first embodiment of a first assembly incorporated in the second embodiment, illustrated in FIGS. 8 to 10,
- les figures 12A et 12B représentent, schématiquement, des éléments de jonction de parties du premier ensemble, respectivement avant et après assemblage,FIGS. 12A and 12B show, schematically, joining elements of parts of the first set, respectively before and after assembly,
- la figure 13 représente, schématiquement, des éléments de jonction et d'herméticité du premier ensemble,FIG. 13 schematically represents junction and hermetic elements of the first set,
- la figure 14 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes de fabrication d'un sous- ensemble optoélectronique, dans un mode de réalisation particulier du procédé de fabrication objet de la présente invention,FIG. 14 represents, in the form of a logic diagram, the steps of manufacturing an optoelectronic subassembly, in a particular embodiment of the manufacturing method that is the subject of the present invention,
- la figure 15 représente, schématiquement et en section, un premier mode de réalisation d'un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention,FIG. 15 represents, schematically and in section, a first embodiment of an optoelectronic subset object of the present invention,
- les figures 16A et 16B représentent, schématiquement, des éléments de jonction d'un boîtier et d'un capot, respectivement avant et après assemblage, - la figure 17 représente, schématiquement, des éléments de jonction et d'herméticité de jonction entre un boîtier et un capot,FIGS. 16A and 16B show, schematically, connecting elements of a housing and a cover, respectively before and after assembly, FIG. 17 schematically represents joining and sealing elements of junction between a housing and a hood,
- les figures 18A et 18B représentent, schématiquement, des éléments de guidage de guide de lumière sur un capot du sous-ensemble optique objet de la présente invention,FIGS. 18A and 18B show, schematically, light guide guide elements on a cover of the optical subassembly object of the present invention,
- les figures 19A à 19D représentent, schématiquement, des étapes de réalisation d'éléments de guidage de guide de lumière sur un capot du sous-ensemble optique objet de la présente invention,FIGS. 19A to 19D show, schematically, steps for producing light guide guide elements on a cover of the optical subassembly object of the present invention,
- les figures 20 et 21 représentent, schématiquement, en vue en coupe et en vue de dessus, des éléments du sous-ensemble objet de la présente invention,- Figures 20 and 21 show schematically in sectional view and in plan view, elements of the subset object of the present invention,
- la figure 22 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,FIG. 22 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention,
- les figures 23A à 23C représentent différentes vues d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation illustré en figure 15,FIGS. 23A to 23C represent different views of an alternative embodiment of the first embodiment illustrated in FIG. 15,
- la figure 24 représente, schématiquement et en coupe verticale, un premier mode de réalisation du sous-ensemble objet de la présente invention, - la figure 25 représente, schématiquement et en vue de dessus, le premier mode de réalisation du sous-ensemble objet de la présente invention,FIG. 24 is a diagrammatic representation in vertical section of a first embodiment of the subassembly object of the present invention; FIG. 25 is a diagrammatic and top view of the first embodiment of the object subassembly; of the present invention,
- la figure 26 représente, schématiquement et en coupes verticales, un masque pouvant être incorporés au sous-ensemble objet de la présente invention,FIG. 26 represents, schematically and in vertical sections, a mask that can be incorporated into the subassembly object of the present invention,
- la figure 27 représente, schématiquement et en coupe verticale, un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optique objet de la présente invention, - la figure 28 représente, schématiquement et en vue de dessous, le sous-ensemble optique illustré en figure 27,FIG. 27 represents, schematically and in vertical section, a particular embodiment of the optical subassembly object of the present invention, FIG. 28 represents, schematically and in a view from below, the optical subassembly illustrated in FIG. 27;
- la figure 29 représente, schématiquement et en perspective, le sous-ensemble optique illustré en figures 27 et 28 et - la figure 30 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé d'assemblage objet de la présente invention.FIG. 29 represents, schematically and in perspective, the optical subassembly illustrated in FIGS. 27 and 28, and FIG. 30 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the assembly method. object of the present invention.
On note que les figures d'éléments matériels ne sont pas à l'échelle mais servent de schémas pour la bonne compréhension de la présente invention.It is noted that the figures of material elements are not to scale but serve as diagrams for a good understanding of the present invention.
Les figures 1 à 5 concernent plus particulièrement les premiers à troisième aspects de la présente invention. Les figures 6 à 14 concernent plus particulièrement les quatrième et cinquième aspects de la présente invention. Les figures 15 à 23C concernent, plus particulièrement les sixième et septième aspects de la présente invention. Les figures 24 à 26 concernent plus particulièrement le huitième aspect de la présente invention. Enfin, les figures 27 à 30 concernent, plus particulièrement, les neuvième et dixième aspects de la présente invention. On observe, en figure 1 , une coupe transversale, ou une extrémité, de guide d'ondes 105 sur lequel sont représentés un disque central 110 et une couronne 120 complémentaires. Le guide d'ondes 105 est, dans ce mode de réalisation, une fibre optique multi-cœurs composée de 37 cœurs 115, par exemple pour un diamètre de 400 μm. Les 37 cœurs se répartissent, ici, en quatre couches comportant, en partant du centre de un, six, douze et dix-huit cœurs. Le disque central correspond aux deux premières couches, soit sept cœurs et la couronne 120 correspond aux deux couches externes.Figures 1 to 5 relate more particularly to the first to third aspects of the present invention. Figures 6 to 14 relate more particularly to the fourth and fifth aspects of the present invention. Figures 15 to 23C relate more particularly to the sixth and seventh aspects of the present invention. Figures 24 to 26 relate more particularly to the eighth aspect of the present invention. Finally, Figures 27 to 30 relate more particularly to the ninth and tenth aspects of the present invention. FIG. 1 shows a cross-section, or an end, of waveguide 105 on which a central disk 110 and a complementary ring 120 are represented. The waveguide 105 is, in this embodiment, a multi-core optical fiber composed of 37 cores 115, for example for a diameter of 400 microns. The 37 hearts are divided here into four layers, starting from the center of one, six, twelve and eighteen hearts. The central disk corresponds to the first two layers, ie seven cores and the crown 120 corresponds to the two outer layers.
On observe, en figure 2, des répartitions angulaires 205 d'intensités lumineuses émises par un laser VCSEL à confinement d'oxyde, en fonction de la tension appliquée à ce laser. Chaque courbe 205 correspond à un voltage, la plus haute des deux courbes correspondant au voltage le plus élevé. L'axe vertical correspond à l'intensité lumineuse.FIG. 2 shows angular distributions 205 of light intensities emitted by a VCSEL laser with oxide confinement, as a function of the voltage applied to this laser. Each curve 205 corresponds to a voltage, the highest of the two curves corresponding to the highest voltage. The vertical axis corresponds to the luminous intensity.
Comme on le voit, à faible tension, jusqu'à la cinquième courbe qui correspond à un voltage de 1 ,97 Volts, dans le cône d'émission, les pics d'émission sont écartés de l'angle de 90 degrés correspondant à l'axe du cône d'émission. Au delà de cette tension, les pics latéraux continuent d'exister mais correspondent à une intensité lumineuse plus faible que le pic central. Dans tous les cas, la source de lumière constituée de ce laser VCSEL émet une intensité lumineuse sensiblement uniforme dans le cône d'émission.As can be seen, at low voltage, up to the fifth curve which corresponds to a voltage of 1.97 Volts, in the emission cone, the emission peaks are separated from the angle of 90 degrees corresponding to the axis of the emission cone. Beyond this voltage, the side peaks continue to exist but correspond to a lower light intensity than the central peak. In all cases, the light source consisting of this VCSEL laser emits a substantially uniform light intensity in the emission cone.
On observe, en figure 3, que, dans un mode de réalisation particulier, le sous-ensemble optoélectronique 300 objet de la présente invention comporte :FIG. 3 shows that, in a particular embodiment, the optoelectronic subsystem 300 which is the subject of the present invention comprises:
- d'une part, le guide d'ondes lumineuses 105 présentant une extrémité 315 et - d'autre part, en regard de l'extrémité du guide d'ondes 105, une source de lumière 320 superposée à un photodétecteur 310.- On the one hand, the light waveguide 105 having an end 315 and - on the other hand, facing the end of the waveguide 105, a light source 320 superimposed on a photodetector 310.
Comme exposé précédemment, le guide d'onde 105 est, préférentiellement, une fibre optique et, plus particulièrement, une fibre optique est multi-cœurs.As explained above, the waveguide 105 is preferably an optical fiber and, more particularly, an optical fiber is multi-core.
La source de lumière 320 est, préférentiellement, un laser VCSEL à confinement d'oxyde. Le photodétecteur 310 est une photodiode de grande surface. Ainsi, le laser VCSEL 320 émet de la lumière sur toute la surface de l'extrémité 315 du guide d'ondes 105. En choisissant la distance séparant le laser VCSEL 320 de l'extrémité 315, on fait correspondre le cône d'émission à la surface de l'extrémité 315.The light source 320 is, preferably, a VCSEL laser with oxide confinement. The photodetector 310 is a photodiode of large area. Thus, the VCSEL laser 320 emits light over the entire surface of the end 315 of the waveguide 105. By choosing the distance separating the VCSEL laser 320 from the end 315, the emission cone is matched to the surface of the end 315.
Cette distance étant assez élevée, la proportion des rayons lumineux issus du guide d'onde 105 et qui atteigne le laser VCSEL, rayons qui sont donc perdus puisqu'ils n'atteignent pas le photodétecteur 310, est limitée à moins de 10 %.This distance being quite high, the proportion of the light rays coming from the waveguide 105 and reaching the VCSEL laser, which are therefore lost since they do not reach the photodetector 310, is limited to less than 10%.
Préférentiellement, on met en œuvre un cône d'émission dont les pics latéraux sont supérieurs à l'éventuel pic central de telle manière que le principal de la lumière émise soit véhiculée par la couronne 120, de manière à ce que, à l'autre extrémité du guide d'onde, les rayons lumineux sortent latéralement du guide d'onde et soient majoritairement captés par le photodétecteur 310.Preferably, an emission cone is used, the lateral peaks of which are greater than the possible central peak so that the principal of the light emitted is conveyed by the ring 120, so that at the other end of the waveguide, the light rays emerge laterally from the waveguide and are mainly captured by the photodetector 310.
On comprend que le rendement, tant en émission qu'en réception, du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention est supérieur à celui des dispositifs connus dans l'art antérieur et que les contraintes de positionnement sont moins fortes.It will be understood that the efficiency, both in transmission and in reception, of the optoelectronic subsystem object of the present invention is greater than that of the devices known in the prior art and that the positioning constraints are less strong.
On observe, en figure 4 que, pour réaliser un composant optoélectronique objet de la présente invention, on effectue :FIG. 4 shows that, in order to produce an optoelectronic component which is the subject of the present invention, the following is carried out:
- une étape 405 d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur eta step 405 of superimposed assembly of a light source on a photodetector and
- une étape 410 d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses. Comme on l'observe en figure 5, la présente invention vise aussi un dispositif électronique portable 505 comportant deux parties articulées 510 et 515, l'articulation étant traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, et préférentiellement en ses deux extrémités, à un sous- ensemble optoélectronique 520 tel que décrit en regard des figures 1 à 4.a step 410 of assembling the light source superimposed on the photodetector opposite the end of a light waveguide. As seen in FIG. 5, the present invention also aims at a portable electronic device 505 comprising two articulated parts 510 and 515, the articulation being traversed by a connected waveguide, at least at one end, and preferably at its ends. two ends, to an optoelectronic sub-assembly 520 as described with reference to FIGS. 1 to 4.
Pour la facilité de lecture de la figure, les traits de ce sous-ensemble 520 sont plein et non discontinus, bien qu'il se trouve incorporé au dispositif 505.For the ease of reading of the figure, the lines of this subset 520 are full and non-discontinuous, although it is incorporated in the device 505.
Ainsi, un téléphone mobile, un smartphone, un assistant numérique personnel (connu sous le nom de PDA, acronyme de personal digital assistant), un ordinateur de type tablette (connu sous le nom de tablette-PC), un lecteur de support multimédia (par exemple un lecteur de DVD) bénéficient des avantages de la mise en œuvre du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention. Ces avantages comportent, en outre, la faible exposition de la connexion entre les parties aux interférences électromagnétiques, par rapport aux liaisons à bandes de pistes conductrices, notamment dans le cas des dispositifs électroniques portables comportant des émetteurs de signaux hertziens (par exemple par l'intermédiaires d'interfaces Bluetooth ou Wifi). Ces avantages comportent aussi la capacité de faire effectuer des mouvements complexes, comportant plus d'une rotation, à une partie du dispositif électronique portable, par rapport à l'autre, par rapport au cas d'utilisation d'une bandes de pistes conductrices.Thus, a mobile phone, a smartphone, a personal digital assistant (known as PDA, acronym for personal digital assistant), a tablet computer (known as tablet PC), a media player ( for example a DVD player) benefit from the advantages of the implementation of the optoelectronic subsystem object of the present invention. These advantages include, in addition, the low exposure of the connection between the electromagnetic interference parts, compared to conductive track strip links, in particular in the case of portable electronic devices comprising radio signal transmitters (for example by the intermediate Bluetooth or Wifi interfaces). These advantages also include the ability to perform complex movements, comprising more than one rotation, to a portion of the portable electronic device, relative to the other, with respect to the case of using a strip of conductive tracks.
On évite ainsi aussi les charnières grosses et disgracieuses entre les parties du dispositif portable, charnières dues à l'utilisation de bandes de pistes conductrices. La figure 6 a déjà été décrite ci-dessus. On observe, en figure 7, un boîtier 700, dans lequel un composant optoélectronique 705, monté sur un substrat 710 fait face à un élément optique 715 réalisant un renvoi d'angle vers un guide optique 720. L'élément 715 possède une longueur focale et son foyer est situé sur la surface d'entrée du guide optique 720. Le composant optoélectronique 705 est, par exemple, une photodiode ou un laser, par exemple de type VCSEL. Le guide optique 720 est, par exemple, constitué d'une ou plusieurs fibre(s) optique(s). Le composant optoélectronique 705 est lié au substrat 710, lui même lié, par une liaison mécanique 725, à une première lentille 730. En figures 6 et 7, les liaisons mécaniques sont schématisées par des traits épais. Le composant optoélectronique 705, le substrat 710 et la lentille 730 forment conjointement, un premier ensemble mécaniquement solidaire.This also avoids the big and unsightly hinges between the parts of the portable device, hinges due to the use of strips of conductive tracks. Figure 6 has already been described above. FIG. 7 shows a housing 700, in which an optoelectronic component 705, mounted on a substrate 710, faces an optical element 715 providing a bevel gear towards an optical guide 720. The element 715 has a focal length and its focus is on the input surface of the optical guide 720. The optoelectronic component 705 is, for example, a photodiode or a laser, for example of the VCSEL type. The optical guide 720 is, for example, consisting of one or more optical fiber (s). The optoelectronic component 705 is bonded to the substrate 710, itself linked by a mechanical connection 725, to a first lens 730. In FIGS. 6 and 7, the mechanical connections are shown schematically by thick lines. Optoelectronic component 705, substrate 710 and lens 730 together form a first mechanically secured assembly.
Le guide optique 720 et l'élément optique 715 sont mécaniquement reliés par une liaison mécanique 735 et forment, conjointement, un deuxième ensemble.The optical guide 720 and the optical element 715 are mechanically connected by a mechanical connection 735 and together form a second assembly.
Le premier ensemble est mécaniquement relié au boîtier 700 par une liaison mécanique 740. Le deuxième ensemble est mécaniquement relié au boîtier 700 par une liaison mécanique 745. L'élément 715 réalisant un renvoi d'angle, le guide optique 720 peut être parallèle au plan du composant optoélectronique 705 et de son substrat 710. Dans le premier mode de réalisation, l'élément optique 715 comporte au moins une lentille et un miroir. Cependant, en variante et dans le deuxième mode de réalisation, notamment illustré en figure 9, l'élément optique 715 comporte un miroir concave incliné par rapport à chacun des axes optiques du guide d'onde 720 et du composant optoélectronique 705. Selon les variantes, le miroir comporte un dioptre entre un matériau de haut indice de réfraction et de l'air et/ou une couche métallique réfléchissante.The first assembly is mechanically connected to the housing 700 by a mechanical connection 740. The second assembly is mechanically connected to the housing 700 by a mechanical connection 745. The element 715 providing a bevel gear, the optical guide 720 may be parallel to the plane of the optoelectronic component 705 and its substrate 710. In the first embodiment, the optical element 715 comprises at least one lens and a mirror. However, alternatively and in the second embodiment, in particular illustrated in FIG. 9, the optical element 715 comprises a concave mirror inclined with respect to each of the optical axes of the waveguide 720 and of the optoelectronic component 705. According to the variants the mirror comprises a diopter between a material of high refractive index and air and / or a reflective metal layer.
Comme on le comprend aisément à la lecture de la figure 7, le premier et le deuxième ensembles ne sont pas directement mécaniquement reliés entre eux. En conséquence, les contraintes apparaissant sur la fibre optique ne sont pas transmises au support du composant optoélectronique ou à ce composant. De plus, du fait de l'utilisation d'une lentille liée au composant optoélectronique et d'un élément optique focalisant lié au guide optique, les tolérances mécaniques sont relâchées et permettent un jeu réduisant les contraintes mécaniques. L'absence de lien mécanique direct entre le premier et le deuxième ensembles réduit les contraintes mécaniques ayant comme origine une dilatation thermique. De plus, la lentille et l'élément optique possédant une longueur focale ne subissent pas, ou peu, de contraintes mécaniques.As can be readily understood from reading FIG. 7, the first and second sets are not directly mechanically interconnected. Consequently, the stresses appearing on the optical fiber are not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component. In addition, because of the use of a lens linked to the optoelectronic component and a focusing optical element linked to the optical guide, the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses. The absence of a direct mechanical link between the first and second sets reduces mechanical stresses resulting in thermal expansion. In addition, the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses.
Préférentiellement, le point focal de la première lentille 730 est en surface du composant optoélectronique 705. Ainsi, les rayons lumineux issus du composant optoélectronique 705, dans le cas où il est émetteur de lumière, ou arrivant vers la partie sensible du composant optoélectronique 705, dans le cas où il est récepteur de lumière, sont sensiblement parallèles, ce qui augmente les tolérances mécaniques de positionnement du deuxième ensemble sur l'axe optique de la première lentille.Preferably, the focal point of the first lens 730 is at the surface of the optoelectronic component 705. Thus, the light rays coming from the optoelectronic component 705, in the case where it is a light emitter, or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component 705, in the case where it is a light receiver, are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning of the second set on the optical axis of the first lens.
Préférentiellement, le point focal de l'élément optique 715 est en surface du guide optiquePreferably, the focal point of the optical element 715 is at the surface of the optical waveguide
720. Ainsi, les rayons lumineux issus du guide optique, dans le cas où le composant optoélectronique720. Thus, the light rays coming from the optical guide, in the case where the optoelectronic component
705 est récepteur de lumière, ou arrivant vers l'entrée du guide optique, dans le cas où le composant optoélectronique 705 est émetteur de lumière, sont sensiblement parallèles, ce qui augmente les tolérances mécaniques de positionnement du premier ensemble parallèlement à l'axe optique du guide optique.705 is a light receiver, or arriving towards the entrance of the optical guide, in the case where the optoelectronic component 705 is light emitter, are substantially parallel, which increases the mechanical tolerances of positioning the first set parallel to the optical axis of the optical guide.
On observe que, dans le premier mode de réalisation, le boîtier 700 est mécaniquement relié à l'élément optique 715 et non au guide optique 720. Ainsi, les contraintes sur le guide optique 720 sont relâchées et, au contraire, l'élément optique 715 est relié de manière robuste au boîtier 700.It is observed that, in the first embodiment, the housing 700 is mechanically connected to the optical element 715 and not to the optical guide 720. Thus, the stresses on the optical guide 720 are released and, on the contrary, the optical element 715 is robustly connected to the housing 700.
On observe, en figure 8, une gaine 802 d'une fibre optique 804 pénétrant dans un capot plastique 806, en regard d'un miroir concave 808 formant renvoi d'angle vers une couche d'air 810 puis une lentille 812 superposée à une couche transparente 814 portant un composant optoélectronique 816 et un circuit électronique associé 818. Comme on l'observe mieux en figure 10, ce sont, en fait, plusieurs gaines de fibres optiquesFIG. 8 shows a sheath 802 of an optical fiber 804 penetrating into a plastic cover 806, facing a concave mirror 808 forming an angle of return towards an air layer 810 and then a lens 812 superimposed on a transparent layer 814 carrying an optoelectronic component 816 and an associated electronic circuit 818. As best seen in FIG. 10, these are, in fact, several sheaths of optical fibers
802, qui forment un ruban. Les fibres optiques 804 issues de ces gaines font, chacune, face à un miroir concave 808 du capot plastique 806. Les miroirs concaves 808 forment des portions de paraboles et leur point focal se trouve sur l'extrémité de la fibre optique 804 correspondante. On observe qu'ici le terme de point focal signifie que les rayons parallèles provenant de la lentille 812 convergent vers l'entrée de la fibre optique 804 ou que, inversement, les rayons issus de la fibre optique 804 se retrouvent sensiblement parallèles après réflexion sur le miroir concave 808 correspondant.802, which form a ribbon. The optical fibers 804 issuing from these sheaths each face a concave mirror 808 of the plastic cover 806. The concave mirrors 808 form portions of parabolas and their focal point is on the end of the corresponding optical fiber 804. It is observed here that the term focal point means that the parallel rays coming from the lens 812 converge towards the input of the optical fiber 804 or that, conversely, the rays coming from the optical fiber 804 are found to be substantially parallel after reflection on the concave mirror 808 corresponding.
Grâce aux miroirs 808, un montage en renvoi d'angle peut être réalisé et le guide optique constitué des fibres optiques 804 peut être parallèle au plan des composants optoélectroniques 816 et de leur substrat 814.Thanks to the mirrors 808, an angular return assembly can be realized and the optical guide constituted by the optical fibers 804 can be parallel to the plane of the optoelectronic components 816 and their substrate 814.
Dans le mode de réalisation décrit en figures 8 à 10 et comme on le voit mieux en regard de la figure 9, chaque miroir 808 comporte un dioptre entre un matériau de haut indice de réfraction et de l'air. La réflexion est donc totale pour au moins une partie des rayons incidents sur le miroir. En complément ou en variante, chaque miroir 808 comporte, une couche métallique formant réflecteur. Le capot plastique 806 vient en appui sur un boîtier ou substrat 820, par exemple en céramique, supporté, par l'intermédiaire de billes (non représentées), par un circuit imprimé (non représenté).In the embodiment described in Figures 8 to 10 and as best seen in Figure 9, each mirror 808 has a diopter between a high refractive index material and air. The reflection is total for at least a portion of the rays incident on the mirror. In addition or alternatively, each mirror 808 comprises a metal layer forming a reflector. The plastic cover 806 bears on a housing or substrate 820, for example ceramic, supported, by means of balls (not shown), by a printed circuit (not shown).
Un premier ensemble est constitué, conjointement, du composant optoélectronique 816 et de la lentille 812, dite « première », la couche transparente 814 formant une liaison mécanique entre ce composant 816 et cette lentille 812 et un substrat 820 pour le composant optoélectronique 816. Le point focal de la première lentille 812 est en surface du composant optoélectronique 816. Ainsi, les rayons lumineux issus du composant optoélectronique 816 ou arrivant vers la partie sensible du composant optoélectronique 816, sont sensiblement parallèles, ce qui augmente les tolérances mécaniques de positionnement du deuxième ensemble sur l'axe optique de la première lentille. Un deuxième ensemble est constitué, conjointement, de la fibre optique 804 et du miroir concave correspondant 808, le capot 806 faisant la liaison mécanique entre cette fibre optique 804 et le miroir concave 808 correspondant.A first set consists, in combination, of the optoelectronic component 816 and the so-called "first" lens 812, the transparent layer 814 forming a mechanical connection between this component 816 and this lens 812 and a substrate 820 for the optoelectronic component 816. focal point of the first lens 812 is at the surface of the optoelectronic component 816. Thus, the light rays coming from the optoelectronic component 816 or arriving towards the sensitive part of the optoelectronic component 816, are substantially parallel, which increases the mechanical positioning tolerances of the second together on the optical axis of the first lens. A second set consists, in conjunction, of the optical fiber 804 and the corresponding concave mirror 808, the cover 806 making the mechanical connection between this optical fiber 804 and the corresponding concave mirror 808.
La couche d'air 810 sépare le premier ensemble et le deuxième ensemble. Dans le cas où le composant optoélectronique 816 est un composant laser VCSEL, le circuit 818 associé est un pilote, en anglais « driver ». Dans le cas où le composant optoélectronique 816 est une photodiode, le circuit 818 associé est un TIA (acronyme de « transimpedance amplifier » pour amplificateur transimpédance).The air layer 810 separates the first set and the second set. In the case where the optoelectronic component 816 is a VCSEL laser component, the associated circuit 818 is a driver. In the case where the optoelectronic component 816 is a photodiode, the circuit 818 associated is a TIA (acronym for "transimpedance amplifier" for transimpedance amplifier).
Comme on le comprend à la lecture des figures 8 et 10, le sous-ensemble optoélectronique ainsi réalisé comporte le boîtier 820 relié : - d'une part, au premier ensemble comportant un support de composant optoélectronique et au moins une première lentille etAs can be understood from reading FIGS. 8 and 10, the optoelectronic subassembly thus produced comprises the housing 820 connected to: firstly, to the first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and
- d'autre part, au deuxième ensemble comportant au moins un élément optique possédant une longueur focale et un guide optique, le premier et le deuxième ensembles n'étant pas directement mécaniquement reliés entre eux. Les contraintes apparaissant sur la fibre optique ne sont ainsi pas transmises au support du composant optoélectronique ou à ce composant. De plus, du fait de l'utilisation d'une lentille liée au composant optoélectronique et d'un élément optique focalisant lié au guide optique, les tolérances mécaniques sont relâchées et permettent un jeu réduisant les contraintes mécaniques. De plus, la lentille et l'élément optique possédant une longueur focale ne subissent pas, ou peu, de contraintes mécaniques. Les tolérances mécaniques de positionnement du premier ensemble vis-à-vis du deuxième ensemble sont ainsi relâchées par rapport à ce qui existait dans l'art antérieur et la robustesse de l'ensemble est améliorée tout en améliorant sa durée de vie et en réduisant ses coûts de montage et donc de revient.- On the other hand, the second set comprising at least one optical element having a focal length and an optical guide, the first and second sets are not directly mechanically connected to each other. The stresses appearing on the optical fiber are thus not transmitted to the support of the optoelectronic component or to this component. In addition, because of the use of a lens linked to the optoelectronic component and a focusing optical element linked to the optical guide, the mechanical tolerances are relaxed and allow a game reducing the mechanical stresses. In addition, the lens and the optical element having a focal length do not undergo, or little, mechanical stresses. The mechanical tolerances of positioning of the first assembly vis-à-vis the second set are released relative to what existed in the prior art and the robustness of the assembly is improved while improving its life and reducing its assembly costs and therefore return.
Dans le mode de réalisation illustré dans les figures 8 à 10, le lien mécanique entre le deuxième ensemble et le boîtier est réalisé par le capot 806. Le capot 806 et le boîtier 820 sont assemblés par collage ou plaquage et bridage. La mise en place de l'assemblage des deux ensembles est particulièrement aisée grâce au relâchement des contraintes de couplage.In the embodiment illustrated in Figures 8 to 10, the mechanical connection between the second assembly and the housing is formed by the cover 806. The cover 806 and the housing 820 are assembled by gluing or plating and clamping. Setting up the assembly of the two assemblies is particularly easy thanks to the loosening of the coupling constraints.
Dans le mode de réalisation décrit et représenté en regard des figures 8 à 10, le premier ensemble comporte : - la couche 814 transparente en au moins une zone et pour au moins une longueur d'onde lumineuse, ladite couche transparente 814 étant assemblée au boîtier 820 par un joint (non représenté) et supportant des pistes conductrices (non représentées) affleurantes sur la face du de la couche 814 tournée vers le boîtier, dite face « interne » et au moins un composant optoélectronique 816 assemblé à la face interne de la couche transparente 814, par des microbilles de métal (non représentées) reliées à des pistes conductrices portées par la couche transparente 814, chaque dit composant optoélectronique 816 mettant en œuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone de la couche 814 en regard du composant optoélectronique 816 est transparente. Ces caractéristiques seront mieux comprises en regard des figures 11 , 12A et 12B et 13 décrites ci-dessous. Dans la description des figures 11 à 13, le terme de « substrat » est employé pour désigner le couche transparente 814 formant substrat pour le composant optoélectronique 816 et son composant électronique associé 818.In the embodiment described and shown with reference to FIGS. 8 to 10, the first set comprises: the transparent layer 814 in at least one zone and for at least one light wavelength, said transparent layer 814 being assembled to the housing 820 by a seal (not shown) and supporting conductive tracks (not shown) flush on the face of the layer 814 facing the housing, said "internal" face and at least one optoelectronic component 816 assembled to the inner face of the transparent layer 814, by metal microbeads (not shown) connected to conductive tracks carried by the transparent layer 814, each said optoelectronic component 816 implementing at least one wavelength for which an area of the layer 814 facing of the optoelectronic component 816 is transparent. These features will be better understood with reference to Figures 11, 12A and 12B and 13 described below. In the description of FIGS. 11 to 13, the term "substrate" is used to denote the transparent substrate layer 814 for the optoelectronic component 816 and its associated electronic component 818.
L'utilisation du substrat transparent pour l'interconnexion et le report d'un composant optoélectronique permet une réduction de la taille, notamment la hauteur/l'épaisseur du sous- ensemble optoélectronique en même temps qu'une réduction du nombre de pièces de l'assemblage. On note que le composant optoélectronique peut être une photodiode, un phototransistor ou un laser, par exemple de type VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour laser à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface). De plus, la mise en œuvre de la présente invention élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire du côté du support. L'utilisation du substrat transparent formant fenêtre comme élément de support du composant optoélectronique et des pistes conductrices permet de réduire l'encombrement de la connectique et de réduire l'épaisseur du sous-ensemble optoélectronique.The use of the transparent substrate for the interconnection and transfer of an optoelectronic component allows a reduction in size, especially the height / thickness of the optoelectronic subassembly together with a reduction in the number of pieces of the optoelectronic component. 'assembly. It should be noted that the optoelectronic component may be a photodiode, a phototransistor or a laser, for example of the VCSEL type (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser" for surface-emitting surface-emitting laser or surface-emitting laser). In addition, the implementation of the present invention eliminates the need to transmit on the back side, i.e., on the side of the carrier. The use of the transparent substrate forming a window as a support element of the optoelectronic component and conducting tracks makes it possible to reduce the size of the connectors and to reduce the thickness of the optoelectronic subsystem.
Enfin, ce sous-ensemble fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. On observe, en figure 11 , un boîtier, ou embase, en céramique 905 et un substrat en verre, en pyrex, en quartz et/ou en saphir 910 portant au moins un composant optoélectronique 915 et au moins un composant électronique 920 associé à chaque composant optoélectronique. Dans des modes de réalisation, au moins un composant optoélectronique 915 est une photodiode, le composant électronique associé 920 étant un amplificateur trans-impédance, ou « TIA ». Dans des modes de réalisation, au moins un composant optoélectronique 915 est une source laser de type VCSEL, le composant électronique associé 920 étant un pilote (en anglais « driver »).Finally, this subset provides an optical function that can be used in a free space application. FIG. 11 shows a housing, or base, made of ceramic 905 and a substrate made of glass, pyrex, quartz and / or sapphire 910 carrying at least one optoelectronic component 915 and at least one electronic component 920 associated with each Optoelectronic component. In embodiments, at least one optoelectronic component 915 is a photodiode, the associated electronic component 920 being a transimpedance amplifier, or "TIA". In embodiments, at least one optoelectronic component 915 is a VCSEL type laser source, the associated electronic component 920 being a driver (in English "driver").
Le boîtier 905 est soudable ou pluggable sur un circuit imprimé, sur sa face inférieure. Cependant, dans un but de clarté, les contact électriques, biens connus de l'homme du métier, ne sont pas représentés en figure 11. Au moins un composant électronique 920 et le boîtier 905 sont thermiquement reliés par un joint (ou drain) thermique 925, éventuellement intégré au boîtier 905, ce qui permet une dissipation thermique en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier. Le dissipateur thermique 925 peut être en pâte ou colle thermique, et comporter des « vias » remplis de métal. Le boîtier 905 est associé, en face arrière, à un circuit imprimé 930 de manière connue en soi. Préférentiellement, les composants 915 et 920 sont assemblés au substrat 910 par des microbilles, respectivement 906 et 908, selon la technique connue sous le nom de « flip-chip ». Des pistes conductrices 909 affleurante sur la face interne du substrat 910, sont préalablement réalisées, notamment au moins un piste conductrice qui véhicule un signal numérique haute fréquence depuis ou vers au moins un composant optoélectronique 915, vers ou depuis, respectivement, le circuit imprimé 930, par l'intermédiaire d'une microbille, de cette piste 909, d'une jonction conductrice (voir figures 12A, 12B et 13) et du boîtier 905. Le boîtier/embase céramique 905 permet de reporter ensuite le sous-ensemble objet de la présente invention sur le circuit imprimé 930 selon les techniques d'assemblage typiquement utilisées sur les composants montables en surface (« CMS »), par exemple soudure. Ainsi, conformément à la présente invention, on utilise le substrat 910 pour réaliser l'interconnexion, la réduction de la taille du sous-ensemble décrit en figure 11 , en comparaison avec le montage traditionnel de composants optoélectroniques et de composants associés sur une embase en céramique. De plus, on réalise une réduction du nombre de pièces du sous-ensemble, une réduction de sa hauteur / épaisseur et on élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier 905. L'utilisation du substrat faisant office de fenêtre, comme élément de support des composants électroniques permet de réduire l'encombrement en éliminant les fils internes et de compacter l'assemblage par élimination d'une couche, se trouvant traditionnellement sur la céramique de l'embase, qui forme une partie des parois verticales du boîtier. Dans des modes de réalisation, le substrat 910 porte, sur sa face externe, ou supérieure, au moins une marque d'alignement mécanique (non représentée), qui permet un alignement visuel de tout système de couplage optique rapporté sur ce substrat 910.The housing 905 is weldable or pluggable on a circuit board on its underside. However, for the sake of clarity, the electrical contacts, which are well known to those skilled in the art, are not shown in FIG. 11. At least one electronic component 920 and the housing 905 are thermally connected by a heat seal (or drain). 925, possibly integrated in the housing 905, which allows a heat dissipation on the rear face, that is to say on the housing side. The heat sink 925 may be paste or thermal glue, and include "vias" filled with metal. The housing 905 is associated, on the rear face, with a printed circuit 930 in a manner known per se. Preferably, the components 915 and 920 are assembled to the substrate 910 by microbeads, respectively 906 and 908, according to the technique known as "flip-chip". Conductive tracks 909 flush on the internal face of the substrate 910 are previously made, in particular at least one conductive track which carries a high frequency digital signal from or to at least one optoelectronic component 915, to or from, respectively, the printed circuit 930 , via a microbead, this track 909, a conductive junction (see FIGS. 12A, 12B and 13) and the case 905. The ceramic case / base 905 makes it possible to transfer the subset the present invention on the printed circuit 930 according to assembly techniques typically used on surface mountable components ("CMS"), for example solder. Thus, in accordance with the present invention, the substrate 910 is used to interconnect, reducing the size of the subassembly described in FIG. 11, in comparison with the traditional assembly of optoelectronic components and associated components on a base plate. ceramic. In addition, there is a reduction in the number of parts of the subassembly, a reduction in its height / thickness and eliminates the need to emit on the rear face, that is to say on the housing side 905. The use of the window substrate as a support element for the electronic components reduces congestion by eliminating the internal wires and compacting the assembly by removing a layer, which is traditionally found on the ceramic of the base, which forms part of the vertical walls of the housing. In embodiments, the substrate 910 carries, on its outer face or upper, at least one mechanical alignment mark (not shown), which allows a visual alignment of any optical coupling system reported on the substrate 910.
Préférentiellement, les sous-ensembles, tels que celui illustré en figure 11 , sont assemblés collectivement (en « wafer level ») selon les techniques connues de l'homme du métier. La séparation des pièces est ensuite réalisée par découpe à la scie conventionnelle. Cet assemblage collectif présente un grand avantage en termes de durée du processus de fabrication ainsi qu'en termes de propreté de l'assemblage dont les dimensions sont mieux contrôlées.Preferably, the subsets, such as that illustrated in FIG. 11, are assembled collectively (in "wafer level") according to the techniques known to those skilled in the art. The separation of the parts is then performed by cutting with the conventional saw. This collective assembly has a great advantage in terms of the duration of the manufacturing process and in terms of cleanliness of the assembly whose dimensions are better controlled.
Ainsi, ces sous-ensembles optiques forment une matrice, par exemple de 25 pièces, de boîtiers céramiques avec connectique, assemblés à un substrat portant les composants et pistes conductrices puis découpés.Thus, these optical subassemblies form a matrix, for example of 25 pieces, of ceramic packages with connectors, assembled to a substrate carrying the components and conductive tracks then cut.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 11 , le substrat 910 est monté sur le boîtier 905 par l'intermédiaire de microbilles 907. Cependant, dans un mode de réalisation préférentiel, illustré plus en détail en regard des figures 12A, 12B et 13, ce montage est réalisé par la combinaison de studs et d'un joint hermétique. Que l'assemblage comporte des microbilles, comme illustré en figure 11 , ou des studs, comme illustré en figures 12A, 12B et 13, ces microbilles ou ces studs servent préférentiellement à véhiculer des signaux entre des pistes conductrices (non représentées) du substrat 910 et du boîtier 905, éventuellement en surface ou enterrées dans ces éléments. Ces pistes se terminent par l'un des plots métalliques de contact 952 et 953. On observe, en figure 12B, la jonction une fois effectuée, entre l'embase 905 et le substratIn the embodiment illustrated in FIG. 11, the substrate 910 is mounted on the housing 905 via microbeads 907. However, in a preferred embodiment, illustrated in more detail with reference to FIGS. 12A, 12B and 13, this assembly is realized by the combination of studs and a hermetic seal. Whether the assembly comprises microbeads, as illustrated in FIG. 11, or studs, as illustrated in FIGS. 12A, 12B and 13, these microbeads or studs preferably serve to convey signals between conductive tracks (not shown) of the substrate 910. and the housing 905, possibly on the surface or buried in these elements. These tracks terminate in one of the metal contact pads 952 and 953. FIG. 12B shows the junction once made between the base 905 and the substrate.
910 et en figure 12A les éléments de la jonction avant assemblage. Dans chacune des figures 12A et 12B, on observe un stud 950 et de la colle 955. La colle 955 peut, en variante, être remplacée par une préforme métallique qui va venir se braser avec le plot métallique de contact 953, éventuellement une goulotte de réception, une thermocompression étant, là encore, utilisée. Un stud est un fil qui a été soudé et sur le lequel on a tiré, pendant la soudure, très rapidement et fortement ce qui lui donne une allure de clou ou de plot avec une partie pointue. On vient alors appliquer une colle et la pièce qui vient dessus avec une certaine pression créant la connexion entre les deux parties. Pour renforcer et diminuer la pression à appliquer, on applique de la colle qui va protéger, durcir et se rétracter avec la température renforçant la connexion. C'est un procédé relativement connu. Cet effet de rétreint avec la colle du « stud bump » viendra encore appliquer une pression supplémentaire sur le joint d'herméticité.910 and in Figure 12A the elements of the junction before assembly. In each of FIGS. 12A and 12B, a stud 950 and glue 955 are observed. The glue 955 may, in a variant, be replaced by a metal preform which will be soldered with the metal contact stud 953, possibly a trough of reception, a thermocompression being, again, used. A stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives it a look of nail or stud with a pointed part. We then apply an adhesive and the piece that comes on it with a certain pressure creating the connection between the two parts. To strengthen and reduce the pressure to apply, apply glue that will protect, harden and shrink with the temperature strengthening the connection. This is a relatively well known process. This shrinkage effect with the glue of the "stud bump" will still apply additional pressure on the hermetic seal.
Pour l'assemblage avec studs, on met en œuvre un effet de rétreint en chauffant les pièces et en réalisant le contact.For assembly with studs, a shrinking effect is implemented by heating the parts and making contact.
Les studs constituent les points de connexion entre le substrat 910 et le boîtier 905. Un enrobage est constitué autour de ces studs de manière à avoir un dispositif étanche. Pour garantir l'herméticité, un joint d'herméticité est positionné vers l'extérieur des studs. Les studs, permettant un montage à l'envers, font partie de la technique dite « flip-chip ».The studs are the connection points between the substrate 910 and the housing 905. A coating is formed around these studs so as to have a sealed device. To ensure hermeticity, a hermetic seal is positioned towards the outside of the studs. Studs, allowing upside-down mounting, are part of the so-called "flip-chip" technique.
Dans une variante préférentielle illustrée en figure 13, pour améliorer l'herméticité, on prévoit une brasure d'éléments, ou joint, métalliques 960 et 965, en périphérie du boîtier 905 et du substrat 910, le contact électrique se faisant au niveau du stud 950. Le joint additionnel est réalisé par brasure entre le substrat et le boîtier, par exemple en un alliage Au/Sn, un alliage d'Indium ou un autre alliage fusible. Préférentiellement, on fait passer le signal numérique haute fréquence par l'intermédiaire de studs, entre le substrat 910 et le boîtier 905.In a preferred variant illustrated in FIG. 13, in order to improve the hermetic integrity, metal elements 960 and 965 are soldered at the periphery of the housing 905 and the substrate 910, the electrical contact being made at the stud level. 950. The additional seal is made by brazing between the substrate and the housing, for example an Au / Sn alloy, an Indium alloy or another fusible alloy. Preferably, the high frequency digital signal is passed through studs between the substrate 910 and the housing 905.
On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud, qui peut véhiculer des signaux, réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant.It is observed that the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud, which can convey signals, realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
En ce qui concerne l'alignement optique, une première technique consiste à réaliser un pointage. Le sous-ensemble présenté fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Il n'y a pas de vecteur de lumière sous forme de guide d'onde, ou fibre optique. En utilisant un substrat de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, l'alignement d'un système optique peut se faire par simple visée d'une référence au travers du substrat. Dans un cas général, où l'on souhaite aligner une barrette de diodes laser VCSEL, au pas de 250 μm montés sur un substrat d'environ 500 μm, les lentilles disponibles sur le marché sont exploitables sans difficulté particulière lors de l'assemblage.As regards the optical alignment, a first technique consists in making a score. The subset presented provides an optical function usable in a free space application. There is no light vector in the form of a waveguide, or optical fiber. By using a substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate. In a general case, where it is desired to align a VCSEL laser diode array at a pitch of 250 μm mounted on a substrate of approximately 500 μm, the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
Cependant, dans certains cas, une méthode de visée n'est pas satisfaisante. Selon des variantes de la présente invention, on réalise, pour ces cas, des références mécaniques en face arrière du substrat en verre, pyrex, quartz et/ou saphir, par des techniques dites de « hot embossing » ou de lithographie de matériaux tels que le SUδ. On réalise ainsi, au niveau du substrat, des butées mécaniques utilisables pour le positionnement de lentilles, fibres optiques ou réceptacles. Selon d'autres exemples, les références mécaniques prennent la forme de croix d'alignement.However, in some cases, a method of aiming is not satisfactory. According to variants of the present invention, for these cases, mechanical references are made on the rear face of the glass, pyrex, quartz and / or sapphire substrate, by so-called "hot embossing" techniques or lithography of materials such as the SUδ. Thus, at the level of the substrate, mechanical stops are used for positioning lenses, optical fibers or receptacles. According to other examples, the mechanical references take the form of an alignment cross.
Ainsi, conformément à un mode de réalisation avantageux du dispositif objet de la présente invention, on utilise un substrat composite de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et de silicium, d'autre part. Dans ce substrat, une face en verre, pyrex, quartz et/ou saphir constitue une fenêtre optique que l'on utilise pour l'assemblage des composants et une face en silicium sert pour ses propriétés mécaniques car on sait traiter cette face par des techniques connues dans le domaine des « MEMS ».Thus, in accordance with an advantageous embodiment of the device which is the subject of the present invention, a composite substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and silicon, on the other hand, is used. In this substrate, a glass, pyrex, quartz and / or sapphire face constitutes an optical window that is used for the assembly of the components and a silicon face serves for its mechanical properties because it is known to treat this face by techniques known in the field of "MEMS".
Dans ce mode de réalisation, on assemble les deux faces par adhérence moléculaire ou scellement anodique puis on amincit le substrat en respectant une valeur d'épaisseur satisfaisante du point de vue optique, pour qu'il soit utilisé sur les équipements optiques conventionnels. L'épaisseur du verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir dépend du type de matériau utilisé et de son indice optique et est ajustée de manière à avoir un couplage optique maximal du dispositif. Typiquement, l'épaisseur de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir est de 50 μm et l'épaisseur du silicium, pouvant être variable, s'établit autour de 500 μm. On observe, en figure 14, dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, on effectue d'abord une étape 1005 d'assemblage du guide optique au capot. Puis, au cours d'une étape 1025, on effectue la réalisation d'au moins un stud sur la face interne du substrat et, au cours d'une étape 1030, de brasure sur cette face interne. Au cours d'une étape 1035, on effectue le montage des composants optoélectroniques et électroniques sur la face interne du substrat. Au cours d'une étape 1040, on effectue un dépôt de colle thermique dans le boîtier, en regard d'au moins un des composants électroniques montés sur le substrat. Au cours d'une étape 1045, on effectue un dépôt de colle en regard des studs, sur les bords du boîtier. Au cours d'une étape 1055, on effectue un assemblage du substrat sur le boîtier, par exemple par thermocompression.In this embodiment, the two faces are assembled by molecular adhesion or anodic sealing, and then the substrate is thinned to an optically satisfactory thickness value for use on conventional optical equipment. The thickness of the glass, pyrex, quartz and / or sapphire depends on the type of material used and its optical index and is adjusted so as to have a maximum optical coupling of the device. Typically, the thickness of glass, pyrex, quartz and / or sapphire is 50 microns and the silicon thickness, which can be variable, is around 500 microns. FIG. 14 shows, in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention, a step 1005 is first performed to assemble the optical guide to the cover. Then, during a step 1025, the realization of at least one stud on the inner face of the substrate and, during a step 1030, brazing on this inner face. During a step 1035, the optoelectronic and electronic components are mounted on the internal face of the substrate. During a step 1040, a thermal glue deposit is made in the housing, facing at least one of the electronic components mounted on the substrate. During a step 1045, glue is deposited next to the studs on the edges of the housing. During a step 1055, the substrate is assembled on the housing, for example by thermocompression.
Ainsi, de manière avantageuse, l'étape d'assemblage 1055 comporte une étape de fermeture hermétique du boîtier 905 par le substrat 910, par l'intermédiaire d'un joint fusible, ici de brasure, et de prise de contact électrique, par chaque stud, entre une piste conductrice du substrat 910 et une piste conductrice du boîtier 905, par rétreint en température, ici de la colle des stud bump en température. Au cours d'une étape 1060, si plusieurs sous-ensembles ont été réalisés au cours des étapesThus, advantageously, the assembly step 1055 comprises a step of sealing the housing 905 by the substrate 910, by means of a fusible joint, here solder, and electrical contact, by each stud, between a conductive track of the substrate 910 and a conductive track of the housing 905, by temperature shrinkage, here of the stud bump temperature glue. During a step 1060, if several subsets have been made during the steps
1005 à 1055, on effectue la découpe du boîtier et du substrat qui les constitue, par sciage.1005 to 1055, the cutting of the housing and the substrate is made by sawing.
Enfin, au cours d'une étape 1065, on effectue le montage du capot sur le boîtier.Finally, during a step 1065, the cover is mounted on the housing.
Préférentiellement, le composant optoélectronique 915 est formé d'une pluralité d'émetteurs et/ou de récepteurs optiques intégrés dans un composant optoélectronique multicanaux. Dans le cas d'utilisation de VCSEL ou de photodiodes, ceux-ci forment une barre comprenant plusieurs composants, par exemple, quatre, huit ou douze, côte à côte. (4, 8, 12 etc). L'électronique 920 associée sur le substrat 910 est également multicanaux pour piloter l'ensemble des composants optoélectroniques de la barre.Preferably, the optoelectronic component 915 is formed of a plurality of transmitters and / or optical receivers integrated in a multichannel optoelectronic component. In the case of using VCSEL or photodiodes, these form a bar comprising several components, for example, four, eight or twelve, side by side. (4, 8, 12 etc). The electronics 920 associated on the substrate 910 is also multichannel to drive all the optoelectronic components of the bar.
Dans des variantes, le substrat 910 est formé uniquement en silicium et est lui-même un circuit intégré par exemple de contrôle, voire de pilotage, du ou des composants optoélectroniquesIn variants, the substrate 910 is formed solely of silicon and is itself an integrated circuit, for example for control or even control of the optoelectronic component (s).
915, montés en flip-chip, le substrat étant, lui-même monté en flip-chip sur le boîtier 905. Dans ce cas, les composants optoélectroniques 915 mettent en œuvre des longueurs d'onde pour lesquels le silicium est, au moins partiellement, transparent. Par exemple, une longueur d'onde de 1310 ou 1550 nm, classique pour les télécommunications, passe à travers le silicium sans absorption ce qui n'est pas le cas de la longueur d'onde de 850 nm, qui traverse le verre.915, mounted flip-chip, the substrate being itself flip-chip mounted on the housing 905. In this case, the optoelectronic components 915 implement wavelengths for which the silicon is at least partially , transparent. For example, a wavelength of 1310 or 1550 nm, conventional for telecommunications, passes through the silicon without absorption, which is not the case for the wavelength of 850 nm, which passes through the glass.
Comme on le comprend en regard de la figure 14, le procédé de fabrication d'au moins un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention comporte, notamment :As can be understood with reference to FIG. 14, the method of manufacturing at least one optoelectronic subassembly that is the subject of the present invention comprises, in particular:
- les étapes d'assemblage mécanique d'un boîtier à un premier ensemble comportant un support de composant optoélectronique et au moins une première lentille et - une étape d'assemblage mécanique du boîtier à un deuxième ensemble comportant au moins un élément optique possédant une longueur focale et un guide optique, de telle manière que le premier et le deuxième ensembles ne soient pas directement mécaniquement reliés entre eux.the steps of mechanically assembling a housing to a first assembly comprising an optoelectronic component support and at least a first lens and a step of mechanically assembling the housing to a second assembly comprising at least one optical element having a length focal and optical guide, so that the first and second sets are not directly mechanically connected to each other.
On observe que la solution de couplage décrite ici a également un grand intérêt pour la réalisation d'un module avec fibre détachable. En utilisant le capot tel que décrit ci-dessus comme connecteur optique, l'existence du faisceau collimaté entre capot et boitier relâche les contraintes, comme on l'a vu, et permet, moyennant un guidage par pinoches, de réaliser un couplage avec une fibre amovible. Il suffit donc de guider cette fibre amovible, et de la maintenir mécaniquement avec une bride ou un clip. Comme autre avantage de ce connecteur, le faisceau étant collimaté, il n'y a plus de contrainte dans l'axe optique. On s'affranchit donc des problèmes d'épaisseur, d'amincissement etc. L'utilisateur de ce connecteur n'a plus qu'à collimaté chacune de ses voies optiques.It is observed that the coupling solution described here is also of great interest for the realization of a module with detachable fiber. Using the hood as described above as optical connector, the existence of collimated beam between hood and housing relaxes the constraints, as we have seen, and allows, through a pinch guide, to achieve a coupling with a removable fiber. It is therefore sufficient to guide this removable fiber, and maintain mechanically with a flange or a clip. As another advantage of this connector, the beam being collimated, there is no more stress in the optical axis. We thus overcome the problems of thickness, thinning, etc. The user of this connector only has to collimated each of its optical channels.
On observe, en figure 15, un boîtier, ou embase, en céramique 1105 et un capot en verre, en pyrex, en quartz et/ou en saphir 1110 portant au moins un composant optoélectronique 1115 et au moins un composant électronique 1120 associé à chaque composant optoélectronique. Dans des modes de réalisation, au moins un composant optoélectronique 1115 est une photodiode, le composant électronique associé 1120 étant un amplificateur trans-impédance, ou « TIA ». Dans des modes de réalisation, au moins un composant optoélectronique 1115 est une source laser de type VCSEL, le composant électronique associé 1120 étant un pilote (en anglais « driver »). Le boîtier 1105 est soudable ou pluggable sur un circuit imprimé, sur sa face inférieure.FIG. 15 shows a housing, or base, made of ceramic 1105 and a cover made of glass, pyrex, quartz and / or sapphire 1110 carrying at least one optoelectronic component 1115 and at least one electronic component 1120 associated with each Optoelectronic component. In embodiments, at least one optoelectronic component 1115 is a photodiode, the associated electronic component 1120 being a transimpedance amplifier, or "TIA". In embodiments, at least one optoelectronic component 1115 is a VCSEL type laser source, the associated electronic component 1120 being a driver (in English "driver"). The housing 1105 is weldable or pluggable on a circuit board, on its underside.
Cependant, dans un but de clarté, les contacts électriques, biens connus de l'homme du métier, ne sont pas représentés en figure 15.However, for the sake of clarity, the electrical contacts, well known to those skilled in the art, are not shown in FIG.
Au moins un composant électronique 1120 et le boîtier 1105 sont thermiquement reliés par un dissipateur 1125, éventuellement intégré au boîtier 1105, ce qui permet une dissipation thermique en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier. Le dissipateur thermique 1125 peut être en pâte ou colle thermique. Le boîtier 1105 est associé, en face arrière, à un circuit imprimé 1130 de manière connue en soi.At least one electronic component 1120 and the housing 1105 are thermally connected by a dissipator 1125, possibly integrated into the housing 1105, which allows a heat dissipation on the rear face, that is to say on the housing side. The heat sink 1125 can be in paste or thermal glue. The housing 1105 is associated, on the rear face, with a printed circuit 1130 in a manner known per se.
Préférentiellement, les composants 1115 et 1120 sont assemblés au capot 1110 par des matelas de microbilles, respectivement 1106 et 1108, selon la technique connue sous le nom de « flip- chip ». Des pistes conductrices 1109 affleurantes sur la face interne du capot 1110, sont préalablement réalisées, notamment au moins un piste conductrice qui véhicule un signal numérique haute fréquence depuis ou vers au moins un composant optoélectronique 1115, vers ou depuis, respectivement, le circuit imprimé 1130, par l'intermédiaire d'une microbille, de cette piste 1109, d'une jonction conductrice (voir figures 16A, 16B et 17) et du boîtier 1105. Le boîtier/embase céramique 1105 permet de reporter ensuite le sous-ensemble objet de la présente invention sur le circuit imprimé 1130 selon les techniques d'assemblage typiquement utilisées sur les composants montables en surface, par exemple soudure.Preferably, the components 1115 and 1120 are assembled to the cover 1110 by microbead mattresses, respectively 1106 and 1108, according to the technique known as "flip-chip". Conductive tracks 1109 flush with the inner face of the cover 1110 are previously made, in particular at least one conductive track which carries a high frequency digital signal from or to at least one optoelectronic component 1115, to or from, respectively, the printed circuit 1130 , via a microbead, this track 1109, a conductive junction (see FIGS. 16A, 16B and 17) and the case 1105. The ceramic case / base 1105 makes it possible to then postpone the subset object of FIG. the present invention on the printed circuit 1130 according to the assembly techniques typically used on surface-mountable components, for example welding.
Ainsi, conformément à la présente invention, on utilise le capot 1110 pour réaliser l'interconnexion, la réduction de la taille du sous-ensemble décrit en figure 15, en comparaison avec le montage traditionnel de composants optoélectroniques et de composants associés sur une embase en céramique. De plus, on réalise une réduction du nombre de pièces du sous-ensemble, une réduction de sa hauteur / épaisseur et on élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier 1105.Thus, in accordance with the present invention, the cover 1110 is used to achieve the interconnection, reducing the size of the subassembly described in FIG. 15, in comparison with the traditional assembly of optoelectronic components and associated components on a base plate. ceramic. In addition, there is a reduction in the number of parts of the subassembly, a reduction in its height / thickness and eliminates the need to emit on the back side, that is to say 1105 on the housing side.
L'utilisation du capot faisant office de fenêtre, comme élément de support des composants électroniques permet de réduire l'encombrement en éliminant les fils internes et de compacter l'assemblage par élimination d'une couche, se trouvant traditionnellement sur la céramique de l'embase, qui forme une partie des parois verticales du boîtier.The use of the window cover as a support element for the electronic components makes it possible to reduce the space requirement by eliminating the internal wires and to compact them. the elimination of a layer, traditionally located on the ceramic base, which forms part of the vertical walls of the housing.
Dans des modes de réalisation, le capot 1110 porte, sur sa face externe, ou supérieure, au moins une marque d'alignement mécanique (non représentée), qui permet un alignement visuel de tout système de couplage optique rapporté sur ce capot 1110.In embodiments, the cover 1110 carries, on its outer face or upper, at least one mechanical alignment mark (not shown), which allows a visual alignment of any optical coupling system attached to the cover 1110.
Préférentiellement, les sous-ensembles, tels que celui illustré en figure 15, sont assemblés collectivement (en « wafer level ») selon les techniques connues de l'homme du métier. La séparation des pièces est ensuite réalisée par découpe à la scie conventionnelle. Cet assemblage collectif présente un grand avantage en termes de durée du processus de fabrication ainsi qu'en termes de propreté de l'assemblage dont les dimensions sont mieux contrôlées.Preferably, the subsets, such as that illustrated in FIG. 15, are collectively assembled (in "wafer level") according to the techniques known to those skilled in the art. The separation of the parts is then performed by cutting with the conventional saw. This collective assembly has a great advantage in terms of the duration of the manufacturing process and in terms of cleanliness of the assembly whose dimensions are better controlled.
Grâce à l'utilisation de la technique de « flip-chip » et aux dispositions exposées en regard des figures 18A à 19D, la photonique est auto-alignée sur le substrat. Ainsi, ces sous-ensembles optiques forment une matrice, par exemple de 25 pièces, de boîtiers céramiques avec connectique, plots et pattes, assemblés à un capot portant les composants et pistes conductrices puis découpés. Dans le mode de réalisation illustré en figure 15, le capot 1110 est monté sur le boîtier 1105 par l'intermédiaire de microbilles 1107. Cependant, dans un mode de réalisation préférentiel, illustré plus en détail en regard des figures 16A, 16B et 17, ce montage est réalisé par la combinaison de studs et d'un joint hermétique.Through the use of the "flip-chip" technique and the arrangements set out with reference to FIGS. 18A to 19D, the photonic is self-aligned on the substrate. Thus, these optical subassemblies form a matrix, for example of 25 pieces, ceramic packages with connectors, pads and tabs, assembled to a cover carrying the components and conductive tracks and cut. In the embodiment illustrated in FIG. 15, the cover 1110 is mounted on the housing 1105 via microbeads 1107. However, in a preferred embodiment, illustrated in more detail with reference to FIGS. 16A, 16B and 17, this assembly is realized by the combination of studs and a hermetic seal.
Que l'assemblage comporte des microbilles, comme illustré en figure 15, ou des studs, comme illustré en figures 16A, 16B et 17, ces microbilles ou ces studs servent préférentiellement à véhiculer des signaux entre des pistes conductrices (non représentées) du capot 1110 et du boîtierWhether the assembly comprises microbeads, as illustrated in FIG. 15, or studs, as illustrated in FIGS. 16A, 16B and 17, these microbeads or studs preferably serve to convey signals between conductive tracks (not shown) of the cover 1110. and the case
1105, éventuellement en surface ou enterrées dans ces éléments. Ces pistes se terminent par l'un des plots métalliques de contact 1152 et 1153.1105, possibly on the surface or buried in these elements. These tracks end with one of the metal contact pads 1152 and 1153.
On observe, en figure 16B, la jonction une fois effectuée, entre l'embase 1105 et le capot 1110 et en figure 16A les éléments de la jonction avant assemblage. Dans chacune des figures 16A et 16B, on observe un stud 1150 et de la colle 1155. La colle 1155 peut, en variante, être remplacée par une préforme métallique qui va venir se braser avec le plot métallique de contact 1153.FIG. 16B shows the junction once made between the base 1105 and the cover 1110 and in FIG. 16A the elements of the junction before assembly. In each of FIGS. 16A and 16B, a stud 1150 and glue 1155 are observed. The glue 1155 may alternatively be replaced by a metal preform which will be soldered with the metal contact pad 1153.
Un stud est un fil qui a été soudé et sur le lequel on a tiré, pendant la soudure, très rapidement et fortement ce qui lui donne une allure de clou ou de plot avec une partie pointue. Pour l'assemblage avec studs, on met en œuvre un effet de rétreint qui favorise la réalisation du contact électrique par écrasement des studs.A stud is a wire that has been welded and on which one fired, during welding, very quickly and strongly which gives it a look of nail or stud with a pointed part. For assembly with studs, it implements a shrinking effect that promotes the realization of electrical contact by crushing studs.
Les studs constituent les points de connexion entre le capot 1110 et le boîtier 1105. Un enrobage est constitué autour de ces studs de manière à avoir un dispositif étanche. Pour garantir l'herméticité, un joint d'herméticité est positionné vers l'extérieur des studs. Les studs, permettant un montage à l'envers, font partie de la technique dite « flip-chip ».The studs are the connection points between the cover 1110 and the housing 1105. A coating is formed around these studs so as to have a sealed device. To guarantee hermeticity, a hermetic seal is positioned towards the outside of the studs. Studs, allowing upside-down mounting, are part of the so-called "flip-chip" technique.
Dans une variante préférentielle illustrée en figure 17, pour améliorer l'herméticité, on prévoit une brasure d'éléments, ou joint, métalliques 1160 et 1165, en périphérie du boîtier 1105 et du capotIn a preferred embodiment illustrated in Figure 17, to improve the hermeticity, there is provided a solder elements, or seal, metal 1160 and 1165, the periphery of the housing 1105 and hood
1110, le contact électrique se faisant au niveau du stud 1150. Le joint additionnel est réalisé par brasure entre le substrat/capot et le boîtier, par exemple en un alliage Au/Sn, un alliage d'Indium ou un autre alliage fusible. Préférentiellement, on fait passer le signal numérique haute fréquence avant le joint hermétique, préférentiellement par l'intermédiaire de studs, entre le capot 1110 et le boîtier 1105.1110, the electrical contact is made at the stud 1150. The additional seal is made by brazing between the substrate / cover and the housing, for example an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy. Preferably, the high frequency digital signal is passed through the hermetic seal, preferably via studs, between the cover 1110 and the housing 1105.
On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud, qui peut véhiculer des signaux, réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant.It is observed that the combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud, which can convey signals, realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
Préférentiellement, pour assembler des guides d'onde parallèles à la surface du capot 1110 en regard d'au moins une zone active d'un composant optoélectronique, comme illustré en figures 18A et 18B, respectivement en vue de face et en vue de côté, on réalise un guidage de guide optique 1170 formant biseau, ledit guidage étant formé par empilement, sur le capot, de couches de Silicium 1175.Preferably, to assemble parallel waveguides to the surface of the cover 1110 facing at least one active zone of an optoelectronic component, as illustrated in FIGS. 18A and 18B, respectively in front view and in side view, an optical waveguide guide 1170 forming a bevel, said guide being formed by stacking on the hood, layers of silicon 1175.
Dans l'exemple représenté en figure 18B, le guide optique est composé d'au moins une fibre optique, dont la forme en biseau est réalisée, par exemple, par polissage ou découpe laser, préférentiellement pour former un angle supérieur à l'angle limite de réflexion interne totale. Chaque fibre optique 1170 a, par exemple, un diamètre de 125 μm. Dans le mode de réalisation illustré en figure 18B, chaque fibre optique 1170 se termine par une forme plane en biseau inclinée à 45 degrés par rapport à l'horizontal pour former un miroir. Ainsi, les rayons lumineux qui se propagent dans le guide d'onde se reflètent sur la surface plane inclinée avant d'atteindre la photodiode 1115. Réciproquement, des rayons lumineux issus d'un laser 1115 se reflètent sur la surface plane inclinée avant d'être véhiculés par le guide optique 1170. Cette disposition particulière permet de positionner précisément le guide optique 1170 et permet que le guide optique 1170 se trouve parallèle au circuit imprimé. En effet, on obtient un auto-alignement du guide optique 1170 par référence mécanique.In the example shown in FIG. 18B, the optical waveguide is composed of at least one optical fiber, whose bevelled shape is produced, for example, by polishing or laser cutting, preferably to form an angle greater than the limiting angle. total internal reflection. Each optical fiber 1170 has, for example, a diameter of 125 microns. In the embodiment illustrated in FIG. 18B, each optical fiber 1170 terminates in a plane beveled shape inclined at 45 degrees to the horizontal to form a mirror. Thus, the light rays that propagate in the waveguide reflect on the inclined plane surface before reaching the photodiode 1115. Conversely, light rays from a laser 1115 are reflected on the inclined flat surface before be conveyed by the optical guide 1170. This particular arrangement allows to accurately position the optical guide 1170 and allows the optical guide 1170 is parallel to the printed circuit. Indeed, a self-alignment of the optical guide 1170 is obtained by mechanical reference.
En ce qui concerne l'alignement optique, une première technique consiste à réaliser un pointage. Le sous-ensemble présenté fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Il n'y a pas de vecteur de lumière sous forme de guide d'onde, ou fibre optique. En utilisant un capot/substrat de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, l'alignement d'un système optique peut se faire par simple visée d'une référence au travers du substrat/capot. Dans un cas général, où l'on souhaite aligner une barrette de diodes laser VCSEL, au pas de 250 μm montés sur un substrat d'environ 500 μm, les lentilles disponibles sur le marché sont exploitables sans difficulté particulière lors de l'assemblage.As regards the optical alignment, a first technique consists in making a score. The subset presented provides an optical function usable in a free space application. There is no light vector in the form of a waveguide, or optical fiber. By using a cover / substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate / cover. In a general case, where it is desired to align a VCSEL laser diode array at a pitch of 250 μm mounted on a substrate of approximately 500 μm, the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
Cependant, dans certains cas, une méthode de visée n'est pas satisfaisante. Selon des variantes de la présente invention, on réalise, pour ces cas, des références mécaniques en face arrière du substrat/capot en verre, pyrex, quartz et/ou saphir, par des techniques dites de « hot embossing » ou de lithographie de matériaux tels que le SU8. On réalise ainsi, au niveau du substrat/capot, des butées mécaniques utilisables pour le positionnement de lentilles, fibres optiques, férules ou réceptacles. Selon d'autres exemples, les références mécaniques prennent la forme de croix d'alignement.However, in some cases, a method of aiming is not satisfactory. According to variants of the present invention, for these cases, mechanical references are made on the rear face of the substrate / cover of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, by so-called "hot embossing" techniques or lithography of materials. such as the SU8. Thus, at the level of the substrate / cover, mechanical stops are used for positioning lenses, optical fibers, ferrules or receptacles. According to other examples, the mechanical references take the form of an alignment cross.
Ainsi, conformément à un mode de réalisation avantageux du dispositif objet de la présente invention, on utilise un capot/substrat composite de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et de silicium, d'autre part. Dans ce capot/substrat, une face en verre, pyrex, quartz et/ou saphir constitue une fenêtre optique que l'on utilise pour l'assemblage des composants et une face en silicium sert pour ses propriétés mécaniques car on sait traiter cette face par des techniques connues dans le domaine des « MEMS ».Thus, in accordance with an advantageous embodiment of the device that is the subject of the present invention, a cover / composite substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, on the one hand, and silicon, on the other hand, is used. go. In this cover / substrate, a glass, pyrex, quartz and / or sapphire face is an optical window that is used for the assembly of components and a silicon face is used for its mechanical properties because it is known to treat this face by techniques known in the field of "MEMS".
Dans ce mode de réalisation, on assemble les deux faces par adhérence moléculaire ou scellement anodique puis on amincit le capot/substrat en respectant une valeur d'épaisseur satisfaisante du point de vue optique, pour qu'il soit utilisé sur les équipements optiques conventionnels. L'épaisseur du verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir dépend du type de matériau utilisé et de son indice optique et est ajustée de manière à avoir un couplage optique maximal du dispositif. Typiquement, l'épaisseur de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir est de 50 μm et l'épaisseur du silicium, pouvant être variable, s'établit autour de 500 μm.In this embodiment, the two faces are assembled by molecular adhesion or anodic sealing, and then the hood / substrate is thinned to an optically satisfactory thickness value for use on conventional optical equipment. The thickness of the glass, pyrex, quartz and / or sapphire depends on the type of material used and its optical index and is adjusted so as to have a maximum optical coupling of the device. Typically, the thickness of glass, pyrex, quartz and / or sapphire is 50 microns and the silicon thickness, which can be variable, is around 500 microns.
Les figures 19A à 19D présentent une technique dit « de couche mince » pour la réalisation d'un substrat/capot pour ce mode de réalisation avantageux du dispositif objet de la présente invention.FIGS. 19A to 19D show a "thin film" technique for producing a substrate / cover for this advantageous embodiment of the device that is the subject of the present invention.
On observe que la technique d'assemblage du verre, du pyrex, du quartz et/ou du saphir et du silicium est fiable. Cependant, les étapes d'amincissement peuvent s'avérer coûteuses pour les épaisseurs recherchées. Dans un mode de réalisation avantageux, on met en œuvre une texturation de type « KOH », hydroxyde de potassium, pour éviter la « DRIE » (acronyme de « Deep reactive Ion Etching », pour gravure ionique profonde) et des dépôts PECVD (acronyme de « Plasma Enhanced Chemical Vapor déposition » pour dépôt en phase vapeur assisté par plasma) connus de l'homme du métier. Comme on l'observe en figure 19A, on réalise, sur une couche de silicium 1205, une couche 1210 de silice SiO2 ou de nitrure de silicium Si3N4 transparente. Lors de cette première étape, du fait d'irrégularités 1215 volontaires d'épaisseur de la face de silicium, par exemple réalisées par gravure KOH, la couche de silice présente des irrégularités de surface 1220. Puis, comme illustré en figure 19B, on met à niveau la surface externe de la couche de silice 1210. Cette étape est réalisée par CMP (acronyme de « chemical mécano polishing » pour polissage mécano-chimique). Puis, comme illustré en figure 19C, on attaque la face de silicium, par exemple par une gravure KOH ou par une gravure face arrière, de telle manière que l'attaque s'arrête lorsque la couche de silice 1210 est atteinte. Les zones attaquées 1225 présentent alors une forme creuse en cône en regard des zones de plus grande épaisseur de la couche de silice 1210. Elles permettent l'auto-alignement des guides optiques, par exemple fibres optiques, mis en œuvre.It is observed that the assembly technique of glass, pyrex, quartz and / or sapphire and silicon is reliable. However, the thinning steps can be expensive for the desired thicknesses. In an advantageous embodiment, a type of "KOH" texturization, potassium hydroxide, is used to avoid the "DRIE" (acronym for "Deep reactive Ion Etching", for deep ion etching) and PECVD deposits (acronym "Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition" for plasma enhanced vapor deposition) known to those skilled in the art. As seen in FIG. 19A, a layer 1210 of silica SiO 2 or of transparent Si 3 N 4 silicon nitride is produced on a silicon layer 1205. During this first step, because of voluntary irregularities of thickness 1215 of the silicon face, for example made by KOH etching, the silica layer has surface irregularities 1220. Then, as illustrated in FIG. level the outer surface of the silica layer 1210. This step is performed by CMP (acronym for "chemical mechano polishing" for chemical mechanical polishing). Then, as illustrated in FIG. 19C, the silicon face is etched, for example by a KOH etching or by a backside etching, such that the etching stops when the silica layer 1210 is reached. The etched zones 1225 then have a hollow cone shape facing the areas of greater thickness of the silica layer 1210. They allow the self-alignment of the optical guides, for example optical fibers, implemented.
Enfin, comme illustré en figure 19D, la réalisation de cette zone représente une référence mécanique en soi mais d'autres zones peuvent être ouvertes par cette méthode de manière à être utilisées comme référence mécanique.Finally, as illustrated in FIG. 19D, the production of this zone represents a mechanical reference in itself, but other zones can be opened by this method so as to be used as mechanical reference.
On observe, en figures 20 et 21 , le boîtier 1105, le capot 1110 et un joint de brasure ou anneau de scellement 1250 placé, à la périphérie de la zone de superposition, entre le boîtier 1105 et le capot 1110. On observe aussi les studs 1150 qui sont associés à la colle 1155 et aux plots conducteurs 1152 et 1153 comme exposé en regard des figures 16A et 16B. Deux surfaces 1255 et 1256 de contact électrique avec l'anneau de scellement 1250 se trouvent à la surface du boîtier 1105, en deux zones opposées du joint de soudure. Deux surfaces 1260 et 1261 de contact d'électrodes externes (non représentées), à la surface du boîtier 1105, sont électriquement reliées, par des pistes conductrices 1265 et 1266, respectivement, aux surfaces de contact 1255 et 1256.FIGS. 20 and 21 show the housing 1105, the cover 1110 and a solder joint or sealing ring 1250 placed at the periphery of the superposition zone between the housing 1105 and the cover 1110. studs 1150 which are associated with the glue 1155 and the conductive pads 1152 and 1153 as shown with reference to FIGS. 16A and 16B. Two surfaces 1255 and 1256 of electrical contact with the sealing ring 1250 are on the surface of the housing 1105 in two opposite regions of the solder joint. Two electrode contact surfaces 1260 and 1261 External terminals (not shown) on the surface of the housing 1105 are electrically connected by conductive tracks 1265 and 1266, respectively, to the contact surfaces 1255 and 1256.
Préférentiellement, les pistes conductrices 1265 et 1266 sont enterrées dans le boîtier 1105, selon des techniques connues. Par exemple, la brasure de l'anneau de scellement 1250 est un alliage Au/Sn, un alliage d'indium ou un autre alliage fusible. Elle peut être réalisée comme une préforme découpée et positionnée, manuellement, sous loupes binoculaires, ou automatiquement.Preferably, the conductive tracks 1265 and 1266 are buried in the housing 1105, according to known techniques. For example, the solder of the seal ring 1250 is an Au / Sn alloy, an indium alloy or other fusible alloy. It can be made as a preform cut out and positioned, manually, under binocular loupes, or automatically.
Pour faire fondre la brasure de l'anneau de scellement 1250, et ainsi réaliser la fermeture hermétique du boîtier 1105, on met en contact les électrodes externes avec les contacts qui leur sont destinés et on fait passer un courant électrique entre les électrodes. Du fait de la présence de deux zones de contact reliées électriquement entre elles, pour chaque électrode externe, on évite un échauffement local au contact de la brasure et du contact, on évite l'encrassement de l'électrode, et on obtient un échauffement uniforme de la brasure et sa fusion sur l'anneau de scellement 1250.In order to melt the solder of the sealing ring 1250, and thus to seal the housing 1105, the external electrodes are brought into contact with the contacts intended for them and an electric current is passed between the electrodes. Due to the presence of two contact areas electrically connected to each other, for each external electrode, it avoids local heating in contact with the solder and the contact, prevents fouling of the electrode, and gives a uniform heating solder and its melting on the sealing ring 1250.
D'une manière générale, on positionne des cales à proximité de la brasure de l'anneau de scellement 1250. Ainsi, lorsque la brasure 1250 fond, son épaisseur réduit mais est contrôlée par celle des cales. On évite ainsi que la brasure ne se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du boîtier en cours de scellement. Dans le mode de réalisation décrit et représenté, ces cales sont constituées par les studs 1150, qui réalisent aussi une fonction de conducteur électrique pour le passage de signaux, en particulier de signaux haut débit, entre les plots 1152 et 1153. On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant.In general, shims are positioned close to the solder of the sealing ring 1250. Thus, when the solder 1250 melts, its thickness is reduced but is controlled by that of the shims. This prevents the solder from spreading inside or outside the housing being sealed. In the embodiment described and shown, these wedges are constituted by the studs 1150, which also perform an electrical conductor function for the passage of signals, in particular high-speed signals, between the pads 1152 and 1153. It is observed that the The combination of a stud and a solder is particularly advantageous because the stud realizes a wedge and guarantees the solder thickness after fusion. This prevents the solder, under the effect of the forces involved, from crashing and spreading inside or outside the component.
On observe, en figure 22, que, dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, on effectue d'abord une étape 1305 d'assemblage moléculaire de silice et de silicium. Puis, au cours d'une étape 1310, on effectue une mise à niveau, c'est-à-dire que l'on rend plan cet assemblage, du côté silice, qui deviendra la face interne du capot. Puis, au cours d'une étape 1315, on effectue une gravure de la face externe du capot et, au cours d'une étape 1320, on effectue une ouverture des références mécaniques. Au cours d'une étape 1325, on effectue le dépôt d'un stud sur la face interne du capot.It is observed in FIG. 22 that, in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention, a step 1305 of molecular assembly of silica and silicon is first carried out. Then, during a step 1310, an upgrade is carried out, that is to say, it makes plan this assembly, the silica side, which will become the inner face of the hood. Then, during a step 1315, etching of the outer face of the cover and, during a step 1320, is performed an opening of the mechanical references. During a step 1325, depositing a stud on the inner face of the cover.
Au cours d'une étape 1335, on effectue le montage des composants optoélectroniques et électroniques sur la face interne du capot. Au cours d'une étape 1350, on effectue un dépôt de brasure sur les bords du boîtier, en regard des zones métallisées constituant l'anneau de scellement hermétique. Au cours d'une étape 1355, on effectue un dépôt de colle thermique dans le boîtier, en regard d'au moins un des composants électroniques montés sur le capot.During a step 1335, the optoelectronic and electronic components are mounted on the inside face of the cover. During a step 1350, a deposition of solder is carried out on the edges of the housing, facing the metallized zones constituting the hermetic sealing ring. During a step 1355, a thermal glue deposit is made in the housing, facing at least one of the electronic components mounted on the hood.
Dans le mode de réalisation illustré en figures 20 et 21 , ce dépôt peut être réalisé en positionnant une préforme de brasure, manuellement ou automatiquement, sur la zone boîtier périphérique du boîtier et sur les surfaces 1255 et 1256 de contact électrique avec le joint de brasure 1250 se trouvent à la surface du boîtier 1105. Au cours d'une étape optionnelle 1356, on effectue un chauffage du sous-ensemble optoélectronique comportant le boîtier, le capot et la brasure.In the embodiment illustrated in FIGS. 20 and 21, this deposition can be achieved by positioning a solder preform, manually or automatically, on the peripheral housing area of the housing and on the electrical contact surfaces 1255 and 1256 with the solder joint. 1250 are on the surface of case 1105. During an optional step 1356, a heating of the optoelectronic subassembly is carried out comprising the housing, the cover and the solder.
Au cours d'une étape 1357, on positionne des électrodes externes au contact des contacts d'électrodes externes 1260 et 1261 et on provoque le passage d'un courant entre ces électrodes, par exemple un courant continu ou un courant alternatif jusqu'à ce que l'ensemble de la brasure ait fondu.During a step 1357, external electrodes are positioned in contact with the external electrode contacts 1260 and 1261 and a current is passed between these electrodes, for example a direct current or an alternating current until that the whole solder has melted.
Grâce à l'étape 1356, au cours de l'étape 1357, le chauffage de la brasure à sa température de fusion peut être plus rapide. De plus, la différence de température entre la brasure, le capot et le boîtier est plus limitée, ce qui réduit les risques liés aux contraintes d'origine thermique, par exemple à un choc thermique. Enfin, à durée de l'étape de passage de courant constante, le courant mis en œuvre peut être plus limité et la montée en température peut être plus progressive, ce qui réduit, de nouveau le chauffage des composants et colles déjà montés.With step 1356, in step 1357, heating of the solder to its melting temperature can be faster. In addition, the temperature difference between the solder, the cover and the housing is more limited, which reduces the risks associated with thermal stresses, for example thermal shock. Finally, at the duration of the step of constant current flow, the current used may be more limited and the rise in temperature may be more gradual, which reduces, again the heating components and adhesives already mounted.
Ainsi, selon le procédé objet de la présente invention, l'assemblage du capot et du boîtier comporte une étape de fermeture hermétique du boîtier 1105 par le capot 1110, par l'intermédiaire d'un joint fusible, ici de brasure. Dans le mode de réalisation de ce procédé illustré en figure 22, cet assemblage comporte, simultanément, une prise de contact électrique, par chaque stud, entre un plot d'une piste conductrice du capot 1110 et un plot d'une piste conductrice du boîtier 1105, par rétreint en température, ici de la colle des studs.Thus, according to the method of the present invention, the assembly of the cover and the housing comprises a step of sealing the housing 1105 by the cover 1110, through a fusible seal, here solder. In the embodiment of this method illustrated in FIG. 22, this assembly comprises, simultaneously, an electrical contacting, by each stud, between a pad of a conductive track of the cover 1110 and a pad of a conductive track of the casing. 1105, by temperature contraction, here glue studs.
Au cours d'une étape 1360, si plusieurs sous-ensembles ont été réalisés au cours des étapes 1305 à 1356, on effectue la découpe du boîtier et du capot qui les constituent, par sciage. On observe, en figures 23A à 23C, respectivement une vue de dessus, en section longitudinale et en section latérale d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation illustré en figure 15. On retrouve, dans cette variante, les mêmes éléments que dans la figure 15, auxquels s'ajoute un masque métallique 1405 réalisé par dépôt qui comporte des ouvertures circulaires 1410 en regard de quatre zones actives du composant optoélectronique 1115, par exemple une photodiode ou un laser VCSEL.During a step 1360, if several subassemblies have been made during the steps 1305 to 1356, the cutting of the housing and the cover which constitute them, is carried out by sawing. FIGS. 23A to 23C show respectively a view from above, in longitudinal section and in lateral section of an alternative embodiment of the first embodiment illustrated in FIG. 15. In this variant, the same elements as in FIG. Figure 15, to which is added a metal mask 1405 made by depositing which comprises circular openings 1410 opposite four active areas of the optoelectronic component 1115, for example a photodiode or a VCSEL laser.
On observe que l'alignement d'un système de diaphragmes optiques rapporté permet, entre autres, d'éviter ou, tout au moins, de réduire la diaphonie (en anglais « cross-talk ») par interactions des faisceaux optiques se trouvant côte à côte.It is observed that the alignment of a system of reported optical diaphragms makes it possible, among other things, to avoid or, at least, to reduce the cross-talk by interactions of the optical beams lying at a distance. side.
En ce qui concerne cet alignement optique, une première technique consiste à réaliser un pointage. Le sous-ensemble présenté fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Il n'y a pas de vecteur de lumière sous forme de guide d'onde, ou fibre optique. En utilisant un capot/substrat de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, l'alignement d'un système optique peut se faire par simple visée d'une référence au travers du substrat/capot. Dans un cas général, où l'on souhaite aligner une barrette de diodes laser VCSEL, au pas de 250 μm montés sur un substrat d'environ 500 μm, les lentilles disponibles sur le marché sont exploitables sans difficulté particulière lors de l'assemblage.With regard to this optical alignment, a first technique consists in making a score. The subset presented provides an optical function usable in a free space application. There is no light vector in the form of a waveguide, or optical fiber. By using a cover / substrate of glass, pyrex, quartz and / or sapphire, the alignment of an optical system can be done by simply aiming for a reference through the substrate / cover. In a general case, where it is desired to align a VCSEL laser diode array at a pitch of 250 μm mounted on a substrate of approximately 500 μm, the lenses available on the market can be exploited without any particular difficulty during assembly.
Préférentiel lement, le composant optoélectronique 1115 est formé d'une pluralité d'émetteurs et/ou de récepteurs optiques intégrés dans un composant optoélectronique multicanaux. Dans le cas d'utilisation de VCSEL ou de photodiodes, ceux-ci forment une barre comprenant plusieurs composants, par exemple, quatre, huit ou douze, côte à côte. (4, 8, 12 etc). L'électronique 1120 associée sur le capot 1110 est également multicanaux pour piloter l'ensemble des composants optoélectroniques de la barre.Preferably, the optoelectronic component 1115 is formed of a plurality of transmitters and / or optical receivers integrated in a multichannel optoelectronic component. In the case of using VCSEL or photodiodes, these form a bar comprising several components, for example, four, eight or twelve, side by side. (4, 8, 12 etc). The electronics 1120 associated on the cover 1110 is also multichannel to drive all the optoelectronic components of the bar.
Dans des variantes, le capot 1110 est formé uniquement en silicium et est lui-même un circuit intégré par exemple de contrôle, voire de pilotage, du ou des composants optoélectroniques 1115, montés en flip-chip, le capot étant, lui-même monté en flip-chip sur le boîtier 1105. Dans ce cas, les composants optoélectroniques 1115 mettent en œuvre des longueurs d'onde pour lesquels le silicium est, au moins partiellement, transparent. Par exemple, une longueur d'onde de 1310 ou 1550 nm, classique pour les télécommunications, passe à travers le silicium sans absorption ce qui n'est pas le cas de la longueur d'onde de 850 nm, qui traverse le verre. On observe, en figure 24, dans le plan de coupe 1500, cinq couples de sources et de récepteurs de lumière. Le premier couple 1515 comporte une source de lumière 1516 et un récepteur de lumière 1517. Le deuxième couple 1525 comporte une source de lumière 1526 et un récepteur de lumière 1527. Le troisième couple 1535 comporte une source de lumière 1536 et un récepteur de lumière 1537. Le quatrième couple 1545 comporte une source de lumière 1546 et un récepteur de lumière 1547. Le cinquième couple 1555 comporte une source de lumière 1556 et un récepteur de lumière 1557. On observe que les axes optiques de la source et du récepteur de lumière de chaque couple sont confondus. Ces axes optiques communs, qui se trouvent dans le plan de la figure 24, portent, respectivement, les références 1550, 1551 , 1552, 1553 et 1554.In variants, the cover 1110 is formed solely of silicon and is itself an integrated circuit for example control or control of the or optoelectronic components 1115, mounted flip-chip, the hood being itself mounted in flip-chip on the housing 1105. In this case, the optoelectronic components 1115 implement wavelengths for which the silicon is at least partially transparent. For example, a wavelength of 1310 or 1550 nm, conventional for telecommunications, passes through the silicon without absorption, which is not the case for the wavelength of 850 nm, which passes through the glass. FIG. 24 shows five pairs of sources and light receivers in the section plane 1500. The first pair 1515 includes a light source 1516 and a light receiver 1517. The second pair 1525 includes a light source 1526 and a light receiver 1527. The third pair 1535 includes a light source 1536 and a light receiver 1537. The fourth pair 1545 comprises a light source 1546 and a light receiver 1547. The fifth pair 1555 comprises a light source 1556 and a light receiver 1557. It is observed that the optical axes of the source and the light receiver of each couple are confused. These common optical axes, which are in the plane of FIG. 24, bear, respectively, the references 1550, 1551, 1552, 1553 and 1554.
Les sources de lumière sont, par exemple, des composants laser ou des guides optiques tels que des fibres optiques. Les récepteurs de lumière sont, par exemple, des guides optiques ou des composants photosensibles tels que des photodiodes.Light sources are, for example, laser components or optical guides such as optical fibers. Light receivers are, for example, optical guides or photosensitive components such as photodiodes.
Les sources de lumière et les récepteurs de lumière sont considérés comme circulaires ou sensiblement ponctuels.Light sources and light receivers are considered circular or substantially punctual.
L'ensemble des rayons issus d'une source de lumière et qui sont susceptibles d'atteindre, en ligne droite, le récepteur de lumière du même couple, forment un tronc de cône à base circulaire, respectivement 1518, 1528, 1538, 1548 et 1558.The set of rays coming from a light source and which are capable of reaching, in a straight line, the light receiver of the same pair, form a circular-base truncated cone, respectively 1518, 1528, 1538, 1548 and 1558.
L'ensemble des rayons issus d'une source de lumière et qui sont susceptibles d'atteindre, en ligne droite, le récepteur de lumière d'un couple voisin, forment un (pour les couples latéraux 1515 etThe set of rays coming from a light source and which are capable of reaching, in a straight line, the light receiver of a neighboring pair, form a (for the lateral torques 1515 and
1555) ou deux troncs de cônes à base elliptique, respectivement 1519, 1529, 1539, 1549 et 1559. Dans un plan perpendiculaire au plan formé par les axes optiques des couples, on positionne un masque opaque 1510 présentant des zones 1511 transparentes pour les longueurs d'onde mises en œuvre par les couples.1555) or two truncated cones with an elliptical base, respectively 1519, 1529, 1539, 1549 and 1559. In a plane perpendicular to the plane formed by the optical axes of the couples, an opaque mask 1510 having transparent zones 1511 for the lengths is positioned. wave implemented by couples.
Conformément à la présente invention, au lieu de prévoir que les zones transparentes soient circulaires, comme il est connu de le faire dans l'art antérieur, on prévoit des zones transparentes dont l'élongation parallèle au plan des couples est inférieure à l'élongation perpendiculaire au plan des couples.According to the present invention, instead of providing that the transparent areas are circular, as is known to do in the prior art, there are provided transparent areas whose elongation parallel to the plane of the pairs is less than the elongation perpendicular to the plane of the pairs.
Préférentiellement, pour maximiser la surface des zones de transparence 1511 qui intersectent les cônes 1518, 1528, 1538, 1548 et 1558 tout en minimisant la surface des zones de transparence qui intersectent les cônes 1519, 1529, 1539, 1549 et 1559, comme illustré en figure 25, on donne aux zones de transparence 1511 une forme générée par trois cercles. Un cercle centré sur l'axe optique du couple correspondant à la zone de transparence 1511 , définit deux côtés opposés convexes 1562 et 1563 de la zone de transparence 1511 tandis que deux cercles centrés sur les axes optiques des couples adjacents définissent les deux côtés opposés concaves 1567 et 1568 de la zone de transparence 1511. Les cercles définissant les côtés opposés concaves 1567 et 1568 n'ont pas nécessairement les mêmes rayons que les cercles définissant les côtés opposés convexes 1562 et 1563. Dans des modes de réalisation, le rayon de courbure des côtés concaves est inférieur au rayon de courbure des côtés convexes. Dans d'autres modes de réalisation, le rayon de courbure des côtés concaves est supérieur au rayon de courbure des côtés convexes. Dans ces différents cas, les zones opaques 1571 séparant les zones de transparence 1511 présentent une forme lenticulaire.Preferably, to maximize the area of the transparent areas 1511 which intersect the cones 1518, 1528, 1538, 1548 and 1558 while minimizing the area of the transparency areas intersecting the cones 1519, 1529, 1539, 1549 and 1559, as illustrated in FIG. FIG. 25 gives the zones of transparency 1511 a shape generated by three circles. A circle centered on the optical axis of the pair corresponding to the zone of transparency 1511 defines two convex opposite sides 1562 and 1563 of the zone of transparency 1511 while two circles centered on the optical axes of the adjacent pairs define the two opposite concave sides. 1567 and 1568 of the area of transparency 1511. The circles defining the concave opposite sides 1567 and 1568 do not necessarily have the same radii as the circles defining the convex opposite sides 1562 and 1563. In embodiments, the radius of curvature concave sides is less than the radius of curvature of the convex sides. In other embodiments, the radius of curvature of the concave sides is greater than the radius of curvature of the convex sides. In these different cases, the opaque zones 1571 separating the zones of transparency 1511 have a lenticular shape.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 25, ces cercles possèdent le même rayon. Les rayons de courbure des côtés sont alors égaux.In the embodiment illustrated in FIG. 25, these circles have the same radius. The radii of curvature of the sides are then equal.
Le mode de réalisation illustré en figure 25 s'adapte particulièrement au cas où on a besoin d'une surface métallisée latérale sur laquelle une colle peut adhérer. Par exemple, le masque est réalisé par lithographie. Cette lithographie est, par exemple, réalisée en face arrière d'un substrat en Pyrex.The embodiment illustrated in FIG. 25 is particularly suited to the case where a metallized side surface is needed on which an adhesive can adhere. For example, the mask is made by lithography. This lithography is, for example, made on the back side of a Pyrex substrate.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 26, un masque 1610 est opaque uniquement à l'intersection 1605 de disques de même diamètres centrés sur les axes optiques des couples source/récepteur de lumière. Dans ce mode de réalisation aussi, les zones de transparence en regard des sources ou récepteurs de lumière présentent une élongation dans la direction perpendiculaire au plan 1500 supérieure à l'élongation dans la direction parallèle audit plan 1500.In the embodiment illustrated in FIG. 26, a mask 1610 is opaque only at the intersection 1605 of discs of the same diameter centered on the optical axes of the source / light receiver pairs. In this embodiment also, the zones of transparency facing the sources or light receivers have an elongation in the direction perpendicular to the plane 1500 greater than the elongation in the direction parallel to said plane 1500.
On observe, en figures 27 à 29, un prisme 1705 à positionner sur une lame transparente 1710 à faces parallèles 1715 et 1720. La face 1720 est, dans le sous-ensemble optique constitué du prisme 1705 et de la lame 1710, la face opposée à la face d'assemblage de ces composants 1705 et 1710. Pour ce positionnement, on pourrait prévoir de former un repère sur la face de contact, par exemple sous le forme d'une ligne à laquelle sevrait se superposer, lors du montage, l'arête 1725 du prisme 1705. Cependant, l'utilisation d'un tel repère présenterait des inconvénients. D'une part, il n'est pas possible de mettre de composant électronique et, en particulier, optoélectronique, sur la face de contact 1715. Aussi, les pistes conductrices 1745 doivent être formée sur l'autre face de la lame 1710, là où se trouveront les composants électroniques, par exemple un composant optoélectronique 1740. D'autre part, il serait onéreux de former un repère sur une face de la lame 1710 qui ne porte pas de composant électronique. De plus, les problèmes de positionnement respectifs des pistes 1745 sur une face et du repère, sur l'autre pace, réduiraient la qualité de positionnement optique du prisme 1705 et du composant optoélectronique 1740. Selon la présente invention, des repères primaires 1735, par exemple de formes triangulaires, sont formés sur la face 1720, le long d'une ligne parallèle à l'arête 1725. Cette ligne des repères primaires 1735 et l'arête 1725 forment un plan comportant des rayons lumineux déviés par le prisme à partir de rayons lumineux arrivant sur la face externe du prisme 1705 perpendiculairement à la lame 1710. En d'autres termes, lorsque le prisme 1705 et la lame 1710 sont correctement assemblés, l'angle 1725 et les repères primaires 1735 sont superposés lorsque l'on observe le sous-ensemble optique verticalement depuis le dessus du prisme 1705. Ou, ce qui revient au même, dans un plan parallèle au de la figure 27, un rayon lumineux passant par un repère 1735, puis par l'arête 1725, sort verticalement du prisme 1705.FIGS. 27 to 29 show a prism 1705 to be positioned on a transparent plate 1710 with parallel faces 1715 and 1720. The face 1720 is, in the optical subassembly consisting of the prism 1705 and the blade 1710, the opposite face. to the assembly face of these components 1705 and 1710. For this positioning, it could be provided to form a reference on the contact face, for example in the form of a line which could be superimposed during assembly, 1725 ridge prism 1705. However, the use of such a marker would have disadvantages. On the one hand, it is not possible to put electronic component and, in particular, optoelectronic, on the contact face 1715. Also, the conductive tracks 1745 must be formed on the other face of the blade 1710, there where will be the electronic components, for example an optoelectronic component 1740. On the other hand, it would be expensive to form a marker on a face of the blade 1710 which does not bear an electronic component. In addition, the respective positioning problems of the tracks 1745 on one face and the marker, on the other pace, would reduce the optical positioning quality of the prism 1705 and the optoelectronic component 1740. According to the present invention, primary markers 1735, by triangular shapes, are formed on the face 1720, along a line parallel to the edge 1725. This line of the primary marks 1735 and the ridge 1725 form a plane comprising light rays deviated by the prism from light rays arriving on the outer face of the prism 1705 perpendicular to the blade 1710. In other words, when the prism 1705 and the blade 1710 are correctly assembled, the angle 1725 and the primary marks 1735 are superimposed when one observes the subset Vertically optically from the top of the prism 1705. Or, which amounts to the same, in a plane parallel to that of Figure 27, a light ray passing through a marker 1735, then by the edge 1725, comes out vertically prism 1705.
Ainsi, ces repères primaires 1735 peuvent être réalisés avec les mêmes masques (ou « layout ») que les pistes conductrices 1745 ou les zones diélectriques, ce qui garantit un positionnement très précis vis-à-vis du composant optoélectronique 1740 et un très faible coût de réalisation de ces repères primaires puisqu'ils n'ajoutent aucune étape au processus de fabrication, mais seulement une forme sur l'un des masques mis en oeuvre.Thus, these primary markers 1735 can be made with the same masks (or "layout") as the 1745 conductive tracks or the dielectric zones, which guarantees a very precise positioning with respect to the optoelectronic component 1740 and a very low cost realization of these primary references since they add no step to the manufacturing process, but only a form on one of the masks implemented.
Dans des modes de réalisation particuliers, on met, dans un même plan perpendiculaire au plan des faces 1715 et 1720 de la lame 1710 :In particular embodiments, in the same plane perpendicular to the plane of the faces 1715 and 1720 of the plate 1710, is placed:
- une arête 1725 du prisme 1705 et- a 1725 ridge of prism 1705 and
- deux repères secondaires 1730 formés sur la face 1720.two secondary marks 1730 formed on the face 1720.
Les repères secondaires 1730 sont, préférentiel lement, des formes présentant des angles sur la ligne d'intersection des plans perpendiculaires considérés. Ils prennent, dans le mode de réalisation décrit en regard des figures, des formes en losange.The secondary landmarks 1730 are, preferably, shapes having angles on the line of intersection of the perpendicular planes considered. They take, in the embodiment described with reference to the figures, diamond shapes.
Comme on le comprend aisément, on peut effectuer le montage et/ou le contrôle du montage du prisme 1705 et de la lame 1710 soit en superposant l'angle 1725 avec les repères secondairesAs is easily understood, it is possible to mount and / or control the assembly of the prism 1705 and the blade 1710 by superimposing the angle 1725 with the secondary marks.
1730, en observant le montage du sous-ensemble optique, verticalement, par dessous le lame 1710, soit en superposant l'angle 1725 avec les repères primaires 1735, en observant le montage du sous- ensemble optique, verticalement, par dessus le prisme 1705.1730, observing the mounting of the optical subassembly, vertically, from below the blade 1710, or by superimposing the angle 1725 with the primary marks 1735, observing the mounting of the optical subassembly, vertically, over the prism 1705 .
Dans des modes de réalisation, la face 1720 porte, grâce à la mise en œuvre de la technologie à micro-billes refondues dite « flip-chip », au moins un composant optoélectronique est un laser VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour « laser à surface émettrice en cavité verticale » ou « laser émettant en surface »). Ainsi, un sous-ensemble optique objet de la présente invention comporte un composant appliquant une déviation à des rayons lumineux qui le traversent, ici le prisme 1705 et :In embodiments, the face 1720 carries, thanks to the implementation of the so-called "flip-chip" micro-bead technology, at least one optoelectronic component is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser For "vertical cavity emitting surface laser" or "surface emitting laser"). Thus, an optical subassembly object of the present invention comprises a component applying a deviation to light rays that pass through it, here the prism 1705 and:
- d'une part, au moins un repère primaire de positionnement 1735 placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux eton the one hand, at least one primary positioning marker 1735 placed taking into account the deviation of light rays and
- d'autre part, optionnellement, au moins un repère secondaire de positionnement 1730 placé en ne tenant pas compte de la déviation.- On the other hand, optionally, at least one secondary positioning marker 1730 placed without taking into account the deviation.
Dans le mode de réalisation décrit et représenté, le sous-ensemble optique comporte au moins deux composants optiques à assembler, au moins un repère primaire étant formé sur une face de l'un des composants optiques opposée à une face d'assemblage des composants optiques. On peut ainsi tenir compte de la déviation à travers les deux composants considérés. Dans le mode de réalisation décrit, au moins un dit repère comporte une forme en pointe orientée perpendiculairement à l'axe de déviation des rayons lumineux, est un polygone, ici un triangle ou un losange.In the embodiment described and shown, the optical subassembly comprises at least two optical components to be assembled, at least one primary marker being formed on one face of one of the optical components opposite to an assembly face of the optical components. . One can thus take into account the deviation through the two components considered. In the embodiment described, at least one said marker has a pointed shape oriented perpendicular to the deflection axis of the light rays, is a polygon, here a triangle or a rhombus.
Comme on l'observe en figure 30, pour réaliser l'assemblage du sous-ensemble optique représenté en figures 27 à 29, on effectue : - une étape 1805 de gravure, avec le même masque (ou « layout ») d'au moins un repère primaire 1735 et d'une piste conductrice 1745 d'une face 1720 d'un circuit électronique 1710 destinée au montage d'un composant optoélectronique 1740, le circuit électronique 1710 étant, au moins partiellement, transparent pour des rayons lumineux mis en œuvre par le composant optoélectronique 1740,As can be seen in FIG. 30, in order to assemble the optical subassembly represented in FIGS. 27 to 29, the following is carried out: a step 1805 of etching, with the same mask (or "layout") of at least one primary marker 1735 and a conductive track 1745 of a face 1720 of an electronic circuit 1710 intended for mounting a component optoelectronics 1740, the electronic circuit 1710 being, at least partially, transparent for light rays implemented by the optoelectronic component 1740,
- une étape 1810 de montage du composant optoélectronique 1740 sur la face 1720 du circuit 1710, par exemple par la technologie « flip-chip »,a step 1810 for mounting the optoelectronic component 1740 on the face 1720 of the circuit 1710, for example by the "flip-chip" technology,
- une étape 1815 de montage du prisme 1705 sur la face 1715 du circuit 1710 eta step 1815 for mounting the prism 1705 on the face 1715 of the circuit 1710 and
- une étape optionnelle 1820 de contrôle de positionnement du prisme 1705 sur la face 1715 du circuit 1710.an optional step 1820 for positioning control of the prism 1705 on the face 1715 of the circuit 1710.
On note que les étapes en question ne sont pas nécessairement effectuée dans l'ordre indiqué en figure 30.Note that the steps in question are not necessarily performed in the order shown in Figure 30.
Au cours de l'une des étapes 1815 ou 1820, on met en œuvre au moins un repère primaire 1735 de positionnement placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux. Par exemple, on effectue :During one of the steps 1815 or 1820, at least one positioning primary marker 1735 is implemented, taking into account the deviation of light rays. For example, we perform:
- soit l'étape de montage du sous-ensemble en mettant en œuvre au moins un repère secondaire de positionnement placé en ne tenant pas compte de la déviation et l'étape de contrôle dudit montage en mettant en œuvre au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux, - soit l'étape de montage du sous-ensemble en mettant en œuvre au moins un repère primaire de positionnement placé en tenant compte de la déviation et l'étape de contrôle dudit montage en mettant en œuvre au moins un repère secondaire de positionnement placé en ne tenant pas compte de la déviation de rayons lumineux. or the assembly step of the subassembly by implementing at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deflection and the step of controlling said assembly by implementing at least one primary positioning mark placed taking into account the deviation of light rays, - or the assembly step of the subassembly by implementing at least one primary positioning mark placed in the deflection and control step of said assembly by putting at least one secondary positioning marker placed without taking into account the deviation of light rays.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Sous-ensemble optoélectronique (300), caractérisé en ce qu'il comporte :Optoelectronic subset (300), characterized in that it comprises:
- d'une part, un guide (105) d'ondes lumineuses présentant une extrémité (315) et - d'autre part, en regard d'une extrémité dudit guide d'ondes, une source de lumière (320) superposée à un photodétecteur (310).- On the one hand, a guide (105) of light waves having an end (315) and - on the other hand, facing one end of said waveguide, a light source (320) superimposed on a photodetector (310).
2 - Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit guide d'onde (105) est une fibre optique.Optoelectronic subsystem according to claim 1, characterized in that said waveguide (105) is an optical fiber.
3 - Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite fibre optique (105) est multi-cœurs.3 - optoelectronic subset according to claim 2, characterized in that said optical fiber (105) is multi-core.
4 - Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite source de lumière (320) est un laser VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour « laser à surface émettrice en cavité verticale » ou « laser émettant en surface »). 5 - Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source de lumière (320) est adaptée à émettre une intensité lumineuse par unité de surface de l'extrémité du guide d'onde, sensiblement inférieure dans un disque central (110) de l'extrémité (315) du guide d'ondes que dans une couronne (120) de cette extrémité du guide d'ondes.4 - Optoelectronic subsystem according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said light source (320) is a VCSEL laser (acronym for "Vertical Cavity Surface Emitting Laser" for "laser cavity emitting surface vertical "or" surface-emitting laser "). 5 - Optoelectronic subsystem according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said light source (320) is adapted to emit a light intensity per unit area of the end of the waveguide, substantially lower in a central disk (110) of the end (315) of the waveguide than in a ring (120) of this end of the waveguide.
6 - Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source de lumière (320) est un laser VCSEL à confinement d'oxyde.6 - Optoelectronic subsystem according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the light source (320) is a VCSEL laser containing oxide.
7 - Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le photodétecteur (310) est une photodiode de grande surface.7 - Optoelectronic subassembly according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the photodetector (310) is a photodiode large area.
8 - Procédé de montage d'un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :8 - Method for mounting an optoelectronic subassembly, characterized in that it comprises:
- une étape (405) d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur eta step (405) of superimposed assembly of a light source on a photodetector and
- une étape (410) d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses.a step (410) for assembling the light source superimposed on the photodetector opposite the end of a light waveguide.
9 - Dispositif électronique portable (505) comportant deux parties articulées (510, 515), caractérisé en ce que l'articulation des deux parties est traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, à un sous-ensemble optoélectronique (520) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9 - portable electronic device (505) having two articulated parts (510, 515), characterized in that the articulation of the two parts is traversed by a waveguide connected in at least one end to an optoelectronic subset (520) according to any one of claims 1 to 7.
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