SOUS-ENSEMBLE OPTOELECTRONIQUE

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.

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.

A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :

- 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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, ledit guide d'onde est une fibre optique.

Le sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention présente ainsi les mêmes avantages qu'une fibre optique.

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.

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.

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.

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.

Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de montage d'un sous- ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte :

- une étape d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur et

- une étape d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses.

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.

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.

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.

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,

- une liaison mécanique 630 entre le substrat 610 et l'ensemble optique 615,

- une liaison mécanique 635 entre l'ensemble optique 615 et la fibre optique 620 et

- une liaison mécanique 640 entre la fibre optique 620 et le boîtier 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.

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.

A cet effet, selon un quatrième aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier relié :

- 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.

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.

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.

De plus, la lentille et l'élément optique possédant une longueur focale ne subissent pas, ou peu, de contraintes mécaniques.

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.

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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, ledit miroir est concave et constitue l'élément possédant une longueur focale.

Selon des caractéristiques particulières, ledit miroir comporte un dioptre entre un matériau de haut indice de réfraction et de l'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.

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.

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.

Enfin, ce sous-ensemble fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre.

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 focale

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 :

- une étape 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 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.

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.

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.

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.

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 :

- au moins deux surfaces de contact d'électrodes externes,

- 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.

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.

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.

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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, lesdites cales sont montées sur des plots conducteurs et véhiculent des signaux électriques.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Cette configuration avantageuse permet une dissipation thermique en face arrière. Le drain thermique peut être en pâte ou colle thermique.

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 :

- 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

- 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, les zones de transparence comportant au moins deux côtés concaves.

Selon des caractéristiques particulières, les zones de transparence présentent une forme possédant deux côtés convexes alternés avec deux côtés concaves.

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.

Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit cercle est centré sur l'axe optique d'un dit couple.

Selon des caractéristiques particulières, le rayon de courbure des côtés concaves est inférieur au rayon de courbure des côtés convexes.

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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, lesdites formes lenticulaires présentent deux côtés circulaires de mêmes rayons de courbure.

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.

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.

La présente invention vise, selon ses neuvième et dixième aspects, à remédier à ces inconvénients.

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.

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.

Grâce à ces dispositions, on peut tenir compte de la déviation à travers les deux composants considérés.

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.

Le repère primaire peut ainsi être lié à la position de chaque composant optoélectronique, ce quoi augmente la précision du repérage.

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.

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.

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.

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 »).

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.

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.

Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère est un polygone.

Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit repère est un 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.

Selon des caractéristiques particulières, ledit composants optique appliquant une déviation est un prisme.

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.

Selon des caractéristiques particulières le procédé de montage tel que succinctement exposé ci-dessus comporte :

- 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.

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.

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.

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.

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 :

- 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,

- la figure 3 représente, schématiquement en en coupe, un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente 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,

- la figure 5 représente, schématiquement, un dispositif électronique incorporant un sous- ensemble optoélectronique objet de la présente invention,

- la figure 6 représente, schématiquement, un assemblage connu dans l'art antérieur,

- 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,

- 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,

- 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,

- les figures 12A et 12B représentent, schématiquement, des éléments de jonction de parties du premier ensemble, respectivement avant et après assemblage,

- la figure 13 représente, schématiquement, des éléments de jonction et d'herméticité du premier ensemble,

- 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,

- la figure 15 représente, schématiquement et en section, un premier mode de réalisation d'un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente 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,

- 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,

- 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,

- 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,

- la figure 22 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention,

- les figures 23A à 23C représentent différentes vues d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation illustré en figure 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,

- la figure 26 représente, schématiquement et en coupes verticales, un masque pouvant être incorporés au sous-ensemble objet de la présente 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,

- 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.

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.

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.

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.

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.

On observe, en figure 3, que, dans un mode de réalisation particulier, le sous-ensemble optoélectronique 300 objet de la présente invention comporte :

- 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.

Comme exposé précédemment, le guide d'onde 105 est, préférentiellement, une fibre optique et, plus particulièrement, une fibre optique est multi-cœurs.

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.

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 %.

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.

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.

On observe, en figure 4 que, pour réaliser un composant optoélectronique objet de la présente invention, on effectue :

- une étape 405 d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur et

- 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.

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.

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.

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.

Le guide optique 720 et l'élément optique 715 sont mécaniquement reliés par une liaison mécanique 735 et forment, conjointement, un deuxième ensemble.

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.

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.

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.

Préférentiellement, le point focal de l'élément optique 715 est en surface du guide optique

720. Ainsi, les rayons lumineux issus du guide optique, dans le cas où le composant optoélectronique

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.

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.

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 optiques

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.

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.

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).

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.

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).

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 et

- 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.

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.

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.

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.

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 »).

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.

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.

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.

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 substrat

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.

Pour l'assemblage avec studs, on met en œuvre un effet de rétreint en chauffant les pièces et en réalisant le 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 ».

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.

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.

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.

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.

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 ».

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.

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 étapes

1005 à 1055, on effectue la découpe du boîtier et du substrat qui les constitue, par sciage.

Enfin, au cours d'une étape 1065, on effectue le montage du capot sur le boîtier.

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.

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 optoélectroniques

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.

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 :

- 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.

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.

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.

Cependant, dans un but de clarté, les contacts électriques, biens connus de l'homme du métier, ne sont pas représentés en figure 15.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 boîtier

1105, éventuellement en surface ou enterrées dans ces éléments. Ces pistes se terminent par l'un des plots métalliques de contact 1152 et 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.

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.

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 ».

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 capot

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 ».

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.

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.

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 SiO ₂ ou de nitrure de silicium Si ₃ N ₄ 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Les sources de lumière et les récepteurs de lumière sont considérés comme circulaires ou sensiblement ponctuels.

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.

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 et

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.

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.

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.

Dans le mode de réalisation illustré en figure 25, ces cercles possèdent le même rayon. Les rayons de courbure des côtés sont alors égaux.

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.

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.

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.

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.

Dans des modes de réalisation particuliers, on met, dans un même plan perpendiculaire au plan des faces 1715 et 1720 de la lame 1710 :

- une arête 1725 du prisme 1705 et

- deux repères secondaires 1730 formés sur la 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.

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 secondaires

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.

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 :

- d'une part, au moins un repère primaire de positionnement 1735 placé en tenant compte de la déviation de rayons lumineux et

- d'autre part, optionnellement, au moins un repère secondaire de positionnement 1730 placé en ne tenant pas compte de la déviation.

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.

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,

- une étape 1810 de montage du composant optoélectronique 1740 sur la face 1720 du circuit 1710, par exemple par la technologie « flip-chip »,

- une étape 1815 de montage du prisme 1705 sur la face 1715 du circuit 1710 et

- une étape optionnelle 1820 de contrôle de positionnement du prisme 1705 sur la face 1715 du circuit 1710.

On note que les étapes en question ne sont pas nécessairement effectuée dans l'ordre indiqué en 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 :

- 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.