DESCRIPCIÓN

Campo de la invención

La invención se refiere a un método de fabricación de óptica embebida que utiliza material termoplástico para la generación de estas ópticas, un sistema termostatado para su fabricación, una estructura de contención o cavidad termostatada abierta, una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico, una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, y una unidad de enfriado. La invención también se refiere a un sistema de fabricación de óptica embebida con un proceso térmico continuo.

Más concretamente, la invención se refiere a un método de fabricación de una óptica embebida para componentes fotónicos, siendo los componentes fotónicos aptos para emitir o captar una radiación electromagnética de una frecuencia determinada, siendo la óptica de un material termoplástico con una temperatura de fusión Tf, siendo el material termoplástico apto para transmitir la radiación electromagnética, y estando el componente fotónico sobre un soporte físico. La invención también se refiere a una estructura de contención, una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico y a un dispositivo de fabricación de una óptica embebida para componentes fotónicos, siendo estos componentes fotónicos aptos para emitir o captar una radiación electromagnética de una frecuencia determinada, siendo la óptica de un material termoplástico con una temperatura de fusión Tf, siendo el material termoplástico apto para transmitir la radiación electromagnética, y estando el componente fotónico sobre un soporte físico.

Estado de la técnica

El concepto de Wafer-Level Optics, tal y como lo define EV Group, https://www.evgroup.com/technologies/wafer-level-optics/, permite el diseño y la fabricación de ópticas miniaturizadas a nivel de oblea utilizando técnicas avanzadas similares a las de los semiconductores, siendo el producto final, una óptica miniaturizada. Existe una gran variedad de técnicas de fabricación que permiten desarrollar estas ópticas, la mayoría de ellas, basadas en litografía y en moldeo de lentes.

Por otro lado, encontramos el Wafer Level Packaging (WLP), https://ams.com/advanced- packaging. Tal y como lo define AMS-OSRAM AG, es un proceso en el que los componentes del componente fotónico, se conectan a un circuito integrado (IC) antes de que la oblea, en la que se fabrica el IC, se corte en cubitos. En WLP, las capas superior e inferior del packaging y las protuberancias de soldadura se unen a los circuitos integrados mientras aún están en la oblea. Este proceso difiere de un proceso más convencional, en el que la oblea se corta en circuitos individuales (dados) antes de unir los componentes del packaging.

El packaging a escala de chip a nivel de oblea (WL-CSP, por sus siglas en inglés) es el packaging más pequeño disponible actualmente en el mercado y es producido por empresas OSAT (ensamblaje y prueba de semiconductores subcontratados, por sus siglas en inglés).

Además de estos conceptos a nivel de oblea, existe también el de Optical Packaging, que tiene diversas definiciones y diferentes tipos, tal y como lo definen Tolga Tekin et. AH en Review of Packaging of Optoelectronic, Photonic, and MEMS Components, Tolga Tekin, Jul 2011 , Review of Packaging of Optoelectronic, Photonic, and MEMS Components, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 17(3):704 - 719, DOI: 10.1109/JSTQE.2011.2113171. Entre ellas, se encuentran desde los elementos externos utilizados como protección de los elementos ópticos de un sistema, como puede ser una caja o un sobre, hasta el “cerramiento” externo, de un conjunto de elementos ópticos/electrónicos/mecánicos, cuya función es la protección de estos.

Se puede observar que existen packagings que únicamente se utilizan para sujetar, conectar o proteger las partes del componente fotónico, pero también los hay que llevan incorporadas las ópticas, para dotar de funcionalidad óptica al emisor, en el mismo packaging, como es el caso del overmolded die on lead frame, que podemos encontrar en Tolga Tekin et. al.

El concepto de óptica embebida se puede definir de vahas formas. Se puede asumir que una lente embebida es aquella que se fabrica directamente sobre el elemento al que se quiere dotar de funcionalidad óptica y, también, lentes que están incrustadas en el packaging de los componentes. La óptica embebida se puede fabricar mediante moldeo por inyección, mecanizado CNC, impresión 3D, e incluso como hemos comprobado anteriormente, mediante litografía.

Actualmente, entre los procesos de fabricación en los que se utilizan materiales que necesitan ser calentados y fundidos, destaca, por un lado, el proceso de fabricación mediante inyección. En este proceso de fabricación, la presión con la que llega el material a la cavidad cerrada, normalmente presenta problemas a nivel de llenado de la cavidad cerrada, ya que ese gradiente hace que el material no llegue con la temperatura óptima para llenar toda la cavidad cerrada de una manera fluida y queden zonas de difícil acceso sin llenar. Además, el material es calentado y fundido, para luego ser enviados a la cavidad cerrada, mediante una cierta presión, para llenarla y poder adoptar la forma diseñada mediante el enfriamiento del mismo. En este proceso, el material sufre un gradiente térmico desde su dispensación hasta el llenado de la cavidad cerrada como se describe en las siguientes patentes citadas.

La patente W02008100146A2 se refiere a un método para encapsular componentes electrónicos montados en un soporte utilizando presión negativa, que comprende los pasos de procesamiento de: A) colocar un componente electrónico en una cavidad de molde, B) calentar el material de encapsulation, C) desplazar el material de encapsulation a la cavidad del molde, D) llenar la cavidad del molde, y E) enfriar el material de encapsulation en la cavidad del molde. La invención también se refiere a un dispositivo con el que se puede realizar dicho método.

La patente W02005120799A1 se refiere a un método para encapsular componentes electrónicos montados en un soporte, que comprende los pasos de procesamiento de: A) calentar el material de encapsulation, B) desplazar el material de encapsulation a una cavidad de molde, C) llenar la cavidad de molde y D) enfriar el material de encapsulation en la cavidad del molde. Por lo que la regulación de la temperatura del material de encapsulation tiene lugar durante secciones separadas del camino recorrido por el material de encapsulation creando diferentes zonas de temperatura al menos parcialmente separadas entre sí térmicamente por medio de al menos una barrera de temperatura. La invención también se refiere a un dispositivo para encapsular componentes electrónicos montados en un soporte. La patente W02010008287A1 se refiere a un método para encapsular componentes electrónicos montados en un soporte, que comprende los pasos de procesamiento de: mover vahas partes del molde una hacia la otra con una fuerza de cierre, por lo que el componente electrónico queda encerrado por una cavidad del molde, ejerciendo presión sobre un material de encapsulado líquido, llenando la cavidad del molde con material de encapsulado y curando el material de encapsulado, donde se mide la presión sobre el material de encapsulado, y la fuerza de cierre de las partes del molde y la presión ejercida son dependientes unos de otros. La patente US20200147865A1 se refiere a un accesorio dispensador para lentes de objetivo de microscopio, en un dispositivo para escribir estructuras tridimensionales mediante litografía láser en un fluido litográfico, que puede solidificarse por irradiación con luz láser.

Por otro lado, destaca también la fabricación aditiva, o también conocida como impresión 3D, en el que en el proceso de fabricación el material necesita ser calentado y fundido para poder darle la forma deseada, y este material está en contacto directo con el aire en el momento de su dispensación, por lo que desde el instante en el que es dispensado mediante el sistema de dispensación, el material sufre de un gradiente de temperatura muy alto, lo que da lugar a acabados bastos y de baja precisión en los componentes fabricados y normalmente precisan de un post procesado, para poder minimizar estas imperfecciones. Las siguientes patentes citadas muestran este gradiente térmico sufrido por el material, desde el momento de su dispensación.

La patente WO2013017284A2 se refiere a un método y un dispositivo para producir un objeto tridimensional mediante fabricación aditiva, de un material que puede solidificarse y que en el estado inicial está presente como líquido o puede licuarse. El objeto tridimensional se produce en el descargado de material a solidificar simultáneamente con la descarga del material que puede solidificarse.

La patente US20140197576A1 se refiere a un dispositivo y al método que sirven para la producción de un objeto tridimensional a partir de un material solidificable mediante una descarga secuencial de gotas sobre un portaobjetos para el objeto que se va a producir.

La patente US9539765 se refiere a un método para descargar un flujo de volumen que consta de gotas sucesivas para producir un objeto tridimensional de material solidificable presente en una fase fluida, a la que se le aplica una presión para descargar el material en gotas fuera de una abertura de salida ciclable para construir el objeto tridimensional en una cámara de construcción.

La patente US9889604B2 se refiere a un dispositivo para producir un objeto tridimensional a partir de material endurecible que tiene un espacio de construcción para construir el objeto, una unidad de control de temperatura para controlar la temperatura del espacio de construcción y una unidad de preparación, para preparar el material endurecible de tal manera que el material esté en fase fluida. Una unidad de generación de presión que aplica presión a la fase fluida en la unidad de preparación para descargar el material endurecible a través de una salida en forma de gotas. El espacio de construcción de temperatura controlada está rodeado por un marco de espacio de construcción, en el que al menos se acomodan la unidad de descarga, la unidad de preparación y el soporte de objetos para producir el objeto.

En general, los componentes fotónicos (por ejemplo, LEDs) se montan sobre un soporte (usualmente una placa de circuito impreso PCB (printed circuit board)) de tal manera que la conexión eléctrica entre el componente fotónico y el soporte se hace a través de unos conectores que forman un arco. En los métodos que emplean técnicas de inyección de plástico no es infrecuente que este arco se rompa.

Exposición de la invención

La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante un método de fabricación de una óptica embebida para componentes fotónicos del tipo indicado al principio caracterizado por que se emplea una estructura de contención que comprende una cavidad termostatada, apta para ser llenada por el material termoplástico, donde la cavidad termostatada es abierta, y una estructura de soporte, apta para soportar el soporte físico sobre la cavidad de tal manera que el componente fotónico queda dentro de la cavidad, donde, cuando el soporte físico está soportado por la estructura de soporte, la cavidad termostatada queda parcialmente abierta, donde el método comprende las siguientes etapas:

[a] fusión del material termoplástico [b] posicionado del soporte físico con el componente fotónico sobre la estructura de soporte, de manera que el componente fotónico queda dentro de la cavidad termostatada y quedando la cavidad termostatada parcialmente abierta,

[c] llenado de la cavidad termostatada con el material termoplástico fundido en una unidad de llenado, donde la cavidad termostatada es mantenida a una temperatura T _c superior a Tf durante la etapa de llenado de la cavidad termostatada mediate un sistema de control de temperatura,

[d] una vez llenada la cavidad termostatada, enfriado de la cavidad termostatada por debajo de la Tf.

[e] expulsión del componente fotónico, recubierto del material termoplástico, de la cavidad termostatada mediante unos expulsores.

En general, los métodos que emplean la técnica de impresión 3D no emplean ningún tipo de cavidad. Por su parte, los métodos de inyección de materiales poliméricos emplean una cavidad cerrada. Debe entenderse bien qué quiere decir que la cavidad es cerrada: es cerrada en el sentido que el material termoplástico fundido no puede salir de la cavidad. Sin embargo, la cavidad no es hermética, ya que tiene orificios que permiten la salida de aire, es decir, la cavidad “no es cerrada para el aire pero sí lo es para el material termoplástico”. En la presente descripción y reivindicaciones se ha empleado las expresiones “cavidad cerrada” y “cavidad abierta” en este sentido, es decir, que la cavidad es cerrada o abierta con respecto al material termoplástico fundido.

Efectivamente, se ha observado que el arco del contacto que une eléctricamente el componente fotónico con el soporte físico es estructuralmente muy débil y propenso a romperse si es sometido a esfuerzos mecánicos. El método de acuerdo con la invención permite la generación de la óptica sin someter a los conectores a prácticamente ningún esfuerzo mecánico y, a pesar de ello, contar con una superficie (la cara interior de la cavidad termostatada) que puede servir para generar superficies ópticamente funcionales. Al ser la cavidad abierta y al estar la cavidad a una temperatura T _c por encima de la temperatura de fusión Tf, se garantiza un llenado de la cavidad extremadamente “suave”, ya que el material polimérico conserva un estado de fluidez y una viscosidad tan baja como se desee durante todo el proceso de llenado de la cavidad. De esta manera, los conectores no están sometidos a ningún esfuerzo significativo.

Preferentemente la presión en la cavidad es la presión ambiente.

Preferentemente la radiación electromagnética es radiación visible y/o infrarroja.

Preferentemente la unidad de llenado es una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, donde, preferentemente, dicho gas es un gas libre de oxígeno. Ventajosamente el gas está a una temperatura T _g superior a la temperatura de dicha cavidad termostatada.

Preferentemente la etapa [d] se realiza en una unidad de enfriado.

Preferentemente la etapa [a] de fusión del material termoplástico se realiza en una unidad autónoma de dispensación de material que, ventajosamente tiene un sistema de control de temperatura.

Preferentemente la etapa [c] de llenado de dicha cavidad termostatada con dicho material termoplástico fundido se realiza por gravedad.

Preferentemente la unidad de llenado tiene una zona de entrada y una zona de salida aptas para permitir la entrada y la salida, respectivamente, de la estructura de contención.

Preferentemente el soporte físico comprende por lo menos un orificio y en la etapa [c] de llenado de la cavidad termostatada, el material termoplástico fundido sale de la cavidad termostatada a través del orificio formando una cabeza apta para retener la óptica sobre el soporte físico.

Preferentemente, dicho material termoplástico es polímero de defina cíclica (del inglés, “cyclic olefin polymer”) y porque dicha temperatura Te está comprendida entre 100°C y 420°C, preferentemente entre 220°C y 260°C.

Preferentemente, dicho material termoplástico es policarbonato y porque dicha temperatura Te está comprendida entre 100°C y 420°C, preferentemente entre 260°C y 310°C. Preferentemente, dicho material termoplástico es polimetilmetacrilato y porque dicha temperatura Te está comprendida entre 100°C y 420°C, preferentemente entre 100°C y 180°C.

La invención también tiene por objeto una estructura de contención caracterizada por que comprende: [a] una cavidad termostatada, apta para ser llenada con un material termoplástico fundido, donde la cavidad termostatada es abierta, [b] una estructura de soporte, apta para soportar un soporte físico con un componente fotónico sobre la cavidad termostatada de tal manera que el componente fotónico queda dentro de la cavidad termostatada, donde, cuando el soporte físico está soportado por la estructura de soporte, la cavidad termostatada queda parcialmente abierta, y [c] un sistema de control de temperatura apto para mantener la cavidad termostatada a una temperatura T _c superior a la temperatura de fusión Tf del material termoplástico.

Preferentemente la estructura de contención comprende unos expulsores aptos para expulsar el componente fotónico, recubierto del material termoplástico, de la cavidad termostatada.

Preferentemente la estructura de contención comprende una pluralidad de cavidades termostatadas.

La invención también tiene por objeto una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico, caracterizada por que comprende un sistema de control de temperatura apto para fundir el material plástico y mantenerlo a una temperatura Td superior a Tf y porque dispensa el material termoplástico fundido por gravedad.

Otro objeto de la invención es un dispositivo de fabricación de una óptica embebida para componentes fotónicos de tipo indicado al principio, caracterizado por que comprende una estructura de contención y una unidad de llenado donde la estructura de contención, a su vez, comprende: [a] una cavidad termostatada, apta para ser llenada con un material termoplástico fundido, donde la cavidad termostatada es abierta, [b] una estructura de soporte, apta para soportar un soporte físico con un componente fotónico sobre la cavidad de tal manera que el componente fotónico queda dentro de la cavidad, donde, cuando el soporte físico está soportado por la estructura de soporte, la cavidad termostatada queda parcialmente abierta, y [c] un sistema de control de temperatura apto para mantener la cavidad termostatada a una temperatura T _c superior a la temperatura de fusión Tf del material termoplástico.

Este dispositivo de contención puede tener incluidas diversas soluciones preferentes:

- preferentemente la estructura de contención comprende unos expulsores aptos para expulsar el componente fotónico, recubierto del material termoplástico, de la cavidad termostatada.

- preferentemente la estructura de contención comprende una pluralidad de cavidades termostatadas.

- preferentemente comprende una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico que, a su vez, comprende un sistema de control de temperatura apto para fundir el material plástico y mantenerlo a una temperatura Td superior a Tf y dispensa el material termoplástico fundido por gravedad.

- preferentemente la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico comprende un depósito apto para contener un gas libre de oxígeno.

- preferentemente la unidad de llenado es una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, donde, ventajosamente, el gas es un gas libre de oxígeno.

- preferentemente la unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas tiene un sistema de control de temperatura apto para mantener el gas a una temperatura T _g superior a la temperatura de la cavidad termostatada.

- preferentemente la unidad de llenado tiene una zona de entrada y una zona de salida aptas para permitir la entrada y la salida, respectivamente, de la estructura de contención.

- preferentemente comprende una unidad de enfriado.

- preferentemente la zona de salida está conectada a una entrada de la unidad de enfriado. - preferentemente una placa calefactora que permite ajustar la temperatura de dicha cavidad.

En general, el dispositivo de acuerdo con la invención es apto para realizar el método de acuerdo con la invención.

Otras formas preferentes de realización de la invención son las siguientes:

1 . Método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos basado en el uso de material termoplástico para la generación de estas ópticas en un proceso térmico continuo con

• al menos, una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética,

• una estructura de contención o cavidad termostatada abierta,

• una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico,

• y una unidad de enfriado,

• donde la unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, tenga un sistema de control de temperatura e incluya, al menos, una estructura de contención o cavidad termostatada abierta, una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico y una zona de entrada y salida para la estructura de contención o cavidad termostatada abierta,

• donde la estructura de contención o cavidad termostatada abierta tiene, al menos, un sistema de control de temperatura,

• donde la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico pueda procesar el material solidificable en fase líquida o licuable para dispensarlo y tenga un sistema de control de temperatura.

2. Estructura de contención, o cavidad, termostatada abierta según el párrafo 1 , caracterizada por que alberga, al menos,

• un sistema de entrada del material termoplástico,

• una estructura de soporte y/o fijación para posicionar al menos el soporte físico donde se alojan los componentes optoelectrónicos que forman parte del componente foto ni co,

• un sistema de control de temperatura, • unos expulsores, para poder expulsar de la estructura de contención o cavidad termostatada abierta el componente fotónico final embebido,

• un sistema, o no, desplazador, para desplazarse de la una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, a la unidad de enfriadocurado,

• una óptica.

3. Estructura de contención, o cavidad, termostatada abierta según el párrafo 2, caracterizada por que alberga, al menos, vahas cavidades en forma de array que formarán la óptica a embeber.

4. Unidad autónoma de dispensación de material termoplástico según el párrafo 1 , caracterizado por que llena de material termoplástico fluido mediante el efecto de la gravedad la estructura de contención, o cavidad, termostatada abierta.

5. Unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, según el párrafo 1 , caracterizada por que usa gases libres de oxígeno para evitar la inflamación.

6. Unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, según el párrafo 1 , caracterizada por que permite la dispensación del material termoplástico fluido sin someterlo a un gradiente de temperatura.

7. Unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, según el párrafo 1 , caracterizada por que su temperatura es superior a la temperatura de la estructura de contención, o cavidad, termostatada abierta.

8. Unidad de enfriado según el párrafo 1 , caracterizada por que puede albergar, al menos la estructura de contención o cavidad termostatada abierta llena con el termoplástico.

9. Unidad de enfriado según el párrafo 1 , caracterizada por que realiza el proceso de enfriado del material, sometiéndolo a gradiente térmico junto con la estructura de contención, o cavidad, termostatada abierta. 10. Unidad de enfriado según el párrafo 1 , caracterizada por que su temperatura es inferior a la temperatura de la unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética.

Breve descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Fig. 1 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la cavidad abierta termostatada para una única óptica, la unidad autónoma de dispensación de material, el sistema desplazador y la unidad de atmósfera controlada de gas preferentemente hermética de acuerdo con la invención.

Fig. 2 representación esquemática de un componente fotónico formado por un soporte físico donde se instala el emisor con la electrónica de control, las conexiones y los canales de comunicación para que fluya el material termoplástico a través del componente.

Fig. 3 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la cavidad termostatada para una única óptica llena de termoplástico.

Fig. 4 representación esquemática de la cavidad termostatada para una única óptica llena con termoplástico, en la unidad de enfriado.

Fig. 5 representación esquemática del componente fotónico con una única óptica, fabricado de acuerdo con la invención.

Fig. 6 representación esquemática de un componente fotónico formado por un array de emisores. Fig. 7 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la cavidad termostatada para un array de ópticas, de acuerdo con la invención.

Fig. 8 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida para un array de ópticas, con el componente fotónico a embeber, de acuerdo con la invención.

Fig. 9 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida para un array de ópticas, con la cavidad llena de termoplástico.

Fig. 10 representación esquemática el sistema de fabricación de óptica embebida para un array de ópticas, con la cavidad llena de termoplástico, en la unidad de enfriado, de acuerdo con la invención.

Fig. 11 representación esquemática del componente fotónico embebido con un array de ópticas, fabricado de acuerdo con la invención.

Fig. 12 representación esquemática de una de las formas de realización de la invención, del sistema de fabricación de óptica embebida con la cavidad termostatada para una única óptica previamente fabricada, con la unidad autónoma de dispensación de material, el sistema desplazador y la unidad de atmósfera controlada de gas preferentemente_hermética de acuerdo con la invención.

Fig. 13 representación esquemática de una óptica previamente fabricada.

Fig. 14 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la óptica previamente fabricada en la cavidad termostatada, de acuerdo con la invención.

Fig. 15 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la óptica previamente fabricada en la cavidad termostatada llena de termoplástico.

Fig. 16 representación esquemática del sistema de fabricación de óptica embebida con la óptica previamente fabricada en la cavidad termostatada llena de termoplástico, en la unidad de enfriado. Fig. 17 representación esquemática del componente fotónico embebido con una óptica previamente fabricada, fabricado de acuerdo con la invención.

Fig. 18 representación esquemática de otro sistema de fabricación de óptica embebida con un sistema de control y monitorización de temperatura, una placa calefactora y un sistema desplazador de una unidad autónoma de dispensación de plástico.

Descripción detallada de unas formas de realización de la invención

La invención describe un método de fabricación para óptica embebida para componentes fotónicos, donde se entiende por componente fotónico cualquier sistema formado por un soporte físico en donde se instalan componentes electrónicos y eléctricos y se interconectan entre ellos, un emisor o un detector, y la óptica necesaria para dotar de funcionalidad óptica a este componente. Esta óptica embebida no está limitada a ser una única óptica, ya que se contempla igualmente la fabricación de un array de ópticas, así como el embebido de ópticas previamente fabricadas, de manera unitaria o en forma de array.

El método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos utiliza material termoplástico para la generación de estas ópticas, un sistema termostatado para su fabricación, una estructura de contención o cavidad, termostatada abierta, una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico, una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética y una unidad de enfriado.

Nuestro sistema de fabricación para óptica embebida para componentes fotónicos de acuerdo con la invención, presenta una ventaja principal ya que el material no sufre ningún gradiente de temperatura entre su fundición y el llenado de la cavidad, y consiste en un proceso térmico continuo desde que se calienta y se funde, hasta que se dispensa y llena la cavidad abierta termostatada, de manera que el estado fluido del material se mantiene de la manera más óptima. Esta cavidad abierta termostatada se encuentra dentro de una unidad de atmósfera y temperatura controlada de gas, preferentemente hermética, que permite mantener la temperatura de la cavidad abierta termostatada y la del entorno, de manera controlada. A diferencia de los procesos actuales, en el proceso de acuerdo con la invención, el material es sometido al gradiente térmico para su enfriado, junto con la cavidad abierta termostatada, en el momento en que esta cavidad se encuentra a la unidad de enfriado y no en el momento de ser dispensado.

Otra ventaja presente en el sistema de fabricación para óptica embebida para componentes fotónicos de acuerdo con la invención, es que la dispensación del material se realiza mediante una unidad de dispensación de material, que deja caer el material por efecto de gravedad, en el sistema para el llenado de la cavidad abierta termostatada, por lo que no se requiere una presión externa para ello. De esta manera, se protege el estado de los componentes eléctricos, electrónicos y ópticos que forman parte del componente fotónico, ya que se asegura que la entrada de material en la cavidad abierta termostatada, no dañará estos componentes por presión.

Además, en el proceso de fabricación para óptica embebida para componentes fotónicos de acuerdo con la invención, el proceso de enfriado se realiza en una unidad de enfriado, a la que llega la cavidad abierta termostatada, con el material a enfriar para obtener la óptica embebida para el componente fotónico en cuestión, mediante un sistema desplazador, de manera que es la cavidad abierta termostatada con el material, la que sufre el gradiente térmico directamente, y no el material. Esta unidad de enfriado puede estar inmediatamente debajo de la unidad de atmósfera controlada de gas, encima, a los lados o, incluso, estar separadas, por lo que no está limitada en su localización.

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención la cual comprende las partes y elementos que se indican y se describen en detalle a continuación.

Así, en una de las formas de realización de la invención, el sistema de fabricación de óptica embebida consta de una estructura de contención, o cavidad, abierta termostatada (1) dotada de un sistema de control de temperatura, que contiene el negativo (2) de la óptica embebida a fabricar, un sistema de entrada (3) del material termoplástico, una estructura de soporte y/o fijación (4) para posicionar el soporte físico donde se alojan los componentes optoelectrónicos que forman parte del componente fotónico, en caso de que tuvieran, y una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5). La estructura de contención puede estar, o no, posicionada sobre un sistema desplazador (6) que permitirá desplazar la estructura de contención en las direcciones X, Y y Z. A su vez, la estructura de contención termostatada (1) como el sistema de entrada (3) de material y la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5), se encuentran en una unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente_hermética, que permite que la atmósfera a la que se dispense el material esté a una temperatura concreta y controlada. Esta unidad de atmósfera controlada de gas (7), tiene una abertura, que permitirá entrar o salir a la estructura de contención termostatada y preferentemente siempre se mantendrá cerrada herméticamente.

Esta estructura de contención está termostatada a la temperatura adecuada para que el material termoplástico utilizado para la generación de las ópticas embebidas pueda llenar la cavidad sin sufrir alteraciones en su fluidez ni modifique sus propiedades químicas.

En un caso particular de la invención, los componentes optoelectrónicos del componente fotónico consisten en un soporte físico donde se encuentran el emisor con la electrónica de control (8), los cables de conexión (9) y los canales de comunicación (10) para que fluya el material termoplástico a través del componente (10).

El método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, en un caso particular de la invención, se inicia con la colocación de los componentes optoelectrónicos del componente fotónico en la estructura de soporte y/o fijación (4) de la estructura de contención termostatada (1), que se encuentran en la unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente hermética.

Mediante la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5) se llena la cavidad (2) de material termoplástico mediante el sistema de entrada (3) del material termoplástico, quedando así la cavidad de la óptica embebida llena (11).

El siguiente paso en el método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, consiste en enfriar/solidificar el material termoplástico dentro de la cavidad (2). Para ello, la estructura de contención termostatada (1) será desplazada de la unidad de atmósfera controlada de gas (7), mediante la salida y los desplazadores, a una unidad de enfriado (12) para solidificar el termoplásticos de la cavidad y así obtener el componente fotónico con la óptica embebida fabricado. En un caso particular de la invención, el componente fotónico consta de un array de componentes optoelectrónicos (15) dispuestos sobre por un soporte físico (14).

En este caso particular de la invención, la estructura de contención termostatada (1) dotada de un sistema de control de temperatura estará formada por varias cavidades (2) que formarán la óptica a embeber, que puede estar posicionada o no, sobre un sistema desplazador (6) que permitirá desplazar la cavidad en las direcciones X, Y y Z. A su vez, la estructura de contención termostatada (1) como el sistema de entrada (3) de material y la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5), se encuentran en una unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente_hermética, que permite que la atmósfera a la que se dispense el material esté a una temperatura concreta y controlada. Esta unidad de atmósfera controlada de gas, tiene una abertura, que permitirá entrar o salir a la estructura de contención termostatada y siempre se mantendrá cerrada preferentemente herméticamente.

El método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, en un caso particular de la invención, se inicia con la colocación de los componentes optoelectrónicos del componente fotónico en la estructura de soporte y/o fijación (4) de la estructura de contención termostatada (1), que se encuentran en la unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente hermética.

Mediante la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5) se llena la cavidad de material termoplástico mediante el sistema de entrada del material termoplástico (3), quedando así la cavidad de la óptica embebida llena (11).

El siguiente paso en el método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, para este caso particular de la invención, consiste en enfriar/solidificar el material termoplástico dentro de la estructura de contención termostatada. Para ello, la estructura de contención termostatada será desplazada de la unidad de atmósfera controlada de gas, mediante la salida y los desplazadores, a una unidad de enfriado (12) para solidificar el termoplásticos de la cavidad y así obtener el componente fotónico con la óptica embebida, que puede estar inmediatamente debajo de la unidad de atmósfera controlada de gas, encima, a los lados o, incluso, estar separadas. Una vez solidificado el material termoplástico, mediante los expulsores de los que está dotada la estructura de contención termostatada, se expulsa el componente fotónico final embebido (17).

En un caso particular de la invención, el componente fotónico consta de un único componente optoelectrónico o array de componentes optoelectrónicos, que pueden contener un emisor con la electrónica de control, los cables de conexión y los canales de comunicación para que fluya el material termoplástico a través del componente, o no, dispuestos sobre un soporte físico.

En este caso particular de la invención, la estructura de contención termostatada dotada de un sistema de control de temperatura estará formada por una o varias cavidades (2) para el posicionamiento de una óptica previamente fabricada (20), mediante cualquier método de fabricación sin carácter limitativo, como puede ser mecanizado CNC, impresión 3D, inyección, que puede estar posicionada o no, sobre un sistema desplazador (6) que permitirá desplazar la cavidad en las direcciones X, Y y Z. A su vez, la estructura de contención termostatada como el sistema de entrada de material y la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico, se encuentran en una unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente_hermética, que permite que la atmósfera a la que se dispense el material esté a una temperatura concreta y controlada. Esta unidad de atmósfera controlada de gas, tiene una abertura, que permitirá entrar o salir a la estructura de contención termostatada y siempre se mantendrá cerrada preferentemente herméticamente.

El método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, en un caso particular de la invención, se inicia con la colocación de los componentes optoelectrónicos del componente fotónico en la estructura de soporte y/o fijación (4) y de la óptica previamente fabricada (20) en la estructura de contención termostatada (1), que se encuentran en la unidad de atmósfera controlada de gas (7) preferentemente hermética.

Mediante la unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5) se llena la cavidad de contención del material termoplástico mediante el sistema de entrada (3) del material termoplástico, quedando así la cavidad llena (11), embebiendo la óptica previamente fabricada. El siguiente paso en el método de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos, consiste en enfriar/solidificar el material termoplástico dentro de la cavidad (2). Para ello, la estructura de contención termostatada será desplazada de la unidad de atmósfera controlada de gas, mediante la salida y los desplazadores, a una unidad de enfriado (12) para solidificar el termoplásticos de la cavidad y así obtener el componente fotónico con la óptica embebida, que puede estar inmediatamente debajo de la unidad de atmósfera controlada de gas, encima, a los lados o, incluso, estar separadas.

Una vez solidificado el material termoplástico, mediante los expulsores (13) de los que está dotada la estructura de contención termostatada, se expulsa el componente fotónico final embebido (17).

En un caso particular de la invención representado en la figura 18, el sistema de fabricación de óptica embebida para componentes fotónicos comprende un sistema de control y monitorización de temperaturas (22) que permite conocer el mapeo completo de temperaturas tanto de la cavidad como del termoplástico depositado en la propia cavidad mediante luz infrarroja, una placa calefactora (23) que permite ajustar la temperatura de la cavidad según las necesidades del material termoplástico que se va a utilizar, y una unidad autónoma de dispensación de material termoplástico (5) que puede desplazarse, mediante un sistema desplazador (24), en las direcciones X, Y, Z para ajustar la posición de la entrada de material de acorde a la cavidad que se va a utilizar.