Brevet FR2554602A1 — publié le 19850510

L'invention a trait à des dispositifs optoélectroniques, ainsi qu'aux procédés et moyens permettant d'assurer le couplage optique avec de tels dispositifs. Plus particulièrement, l'invention concerne un ensemble qui présente en silhouette un profil bas pour dispositif optoélectronique, ainsi qu'un moyen de couplage optique correspondant. Encore plus particulièrement, l'invention vise à réaliser un dispositif de traitement de signaux par semiconducteurs, monté à plat, du type comportant un dispositif optoélectronique monté de façon coplanaire par rapport au dispositif de traitement, en vue de leur assemblage, et que l'on déplace ensuite vers une position sensiblement orthogonale par rapport au montage de base de manière à constituer un ensemble modulaire préfabriqué dans lequel on introduit une fibre optique suivant un axe sensiblement parallèle audit dispositif de base monté à plat. Un dispositif optoélectronique est un dispositif électronique qui réalise la combinaison de fenêtres tant optiques qu'électroniques. Un tel dispositif peut être soit un capteur de lumière, par exemple une photodiode, soit un émetteur de lumière, par exemple une diode émettrice de lumière (LED). I1 est fréquemment souhaitable de pouvoir utiliser un tel dispositif en tant que composant discret d'un ensemble de circuits hybrides, surtout si le dispositif est une diode LED que l'on ne peut pas, pour l'instant, fabriquer sous forme monolithique avec des éléments de traitement de signaux. D'une manière générale, l'art antérieur prévoit deux procédés de réalisation de coupleurs lumineux pour module optoélectronique. Dans le premier, le dispositif optoélectronique est sensiblement coplanaire avec le support du circuit y associé. Lorsqu'on utilise la disposition coplanaire, on peut adopter des techniques classiques de fabrication pour réaliser les connexions électriques nécessaires avec les lumières électriques du dispositif optoélectronique. Les moyens de couplage lumineux, le plus souvent sous forme de fibres optiques, c'est-à-dire conductrices de la lumière, sont introduits dans le module optoélectronique suivant un angle sensiblement normal par rapport au plan du support sur lequel se trouve le dispositif optoélectronique.La fibre lumineuse est supportée à l'intérieur d'un connecteur pour fibre optique et l'ensemble du coupleur optique et du dispositif modulaire se présente en substance sous une forme qui rappelle le profil d'une usine à un seul étage ayant une haute cheminée qui s'éleve au-dessus du toit de l'usine. Pour réduire le profil de la silhouette de l'ensemble du disposi tif optoélectronique, on utilise une deuxième approche à l'introduction d'un couplage optique. Dans cette variante d'approche, le dispositif optoélectronique est un composant discret monté sur un montage vertical diélectrique qui surmonte le support de base du circuit y associé, de manière que le plan des lumières optiques du dispositif optoélectronique soit sensiblement perpendiculaire au plan dudit support de base. Cette disposition offre cependant l'inconvenient de ne pas permettre l'utilisation de techniques classiques de fabrication pour réaliser les connexions avec les lumières électriques du dispositif optoélectronique. Il faut concevoir et adopter des procédés spéciaux de fabrication pour produire de façon satisfaisante un module de ce type. Toutefois, cette disposition permet au coupleur optique d'introduire la fibre optique sur un plan sensiblement parallèle au plan du support, ce qui augmente en quelque sorte la longueur de l'ensemble tout en conservant sa silhouette à profil bas L'art antérieur, qui a trait à l'assemblage de photodétecteurs et aux systèmes de couplage optique, se trouve notamment dans les brevets US-A nO 3 757 127, 4 112 308 et 4 136 357.Toutefois, aucun de ces documents de l'art antérieur ne décrit des appareils et procédés tels que ceux décrits ici pour conserver une silhouette de faible hauteur de 1' en- semble lorsqu'on effectue le couplage optique avec un module optoélectronique ayant des connexions électriques internes réalisées avec des moyens classiques. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention consiste à prévoir un module optoélectronique perfectionné qui utilise des fibres optiques pour réaliser un couplage lumineux, ce module ayant une silhouette à profil bas. Un autre but de l'invention consiste à prévoir un ensemble à profil bas qui utilise des moyens de couplage par fibres optiques par rapport à un dispositif optoélectronique, ce dispositif étant sensiblement coplanaire par rapport au support du circuit y associé au moment de la réalisation des connexions électriques et sensiblement perpendiculaire au support lorsqu'on réalise l'interconnexion optique. Un but plus spécifique de l'invention consiste à prévoir un module optoélectronique perfectionné comportant un moyen de support intégré tant pour le dispositif optoélectronique que pour le moyen de couplage des lumières par fibre optique, afin de simplifier la fabrication et l'assemblage du module optoélectronique a fibre optique. L'invention prévoit par conséquent un ensemble modulaire contenant un support ou substrat sur lequel est monté un circuit soit hybride, soit intégré, conjointement à un dispositif optoélectronique monté dans une position essentiellement coplanaire avec ledit circuit sur un moyen mobile qui permet au dispositif optoélectronique de prendre une position sensiblement perpendiculaire audit support et au circuit que porte ce support. Le mouvement correspondant s'effectue après la réalisation des interconnexions électriques entre le dispositif optoélectronique et le circuit et/ou le support. Une fibre optique qui assure le couplage lumineux avec le dispositif optoélectronique est supportée dans un plan sen- siblement parallèle audit support et perpendiculaire au dispositif optoé lectronique proprement dit.Si le moyen mobile qui supporte le dispositif optoélectronique est constitué par exemple par une patte métallique pouvant se plier, un tel moyen peut être pourvu de parties auxiliaires ou de montage destinées à supporter la fibre optique dans la position dési- rée par rapport au support et au dispositif optoélectronique.Le disposi- tif proprement dit peut titre soit un élément récepteur de photons, soit un élément émetteur de photons Les buts, avantages et caractéristiques exposés ci-dessus, ainsi que d'autres encore qui sont propres à la présente invention ressortiront davantage à la lecture de la description plus détaillée qui suit, relative à des modes préférés de réalisation et qui se rapporte au dessin annexé, sur lequel :: La FIGURE 1 est une vue en plan d1un dispositif optoélectronique monté parallèlement à un support ou substrat auquel il est relié par des moyens classiques; La FIGURE 2 est une vue en élévation latérale de l'ensemble représenté Figure 1; La FIGURE 3 montre le dispositif optoélectronique dans sa position perpendiculaire, apres le pliage de sa patte de montage, où l'on voit en outre une seconde patte coudée destinée à supporter la fibre optique, et La FIGURES 4 montre des moyens mobiles prévus pour supporter le dispositif optoélectronique dans sa position perpendiculaire, de tels moyens comprenant un réflecteur destiné à augmenter le rendement optique du couplage. Les Figures 1 et 2 du dessin montrent phase intermédiuire de la fabrication du module optoélectronique. Sur ces Figures, on voit en 1 le support ou substrat qui comporte de préférence des zones métalliques 8 et 12 qui servent de pièces de connexion électrique par rapport non seu lement au dispositif optoélectronique mais aussi au circuit de traitement des signaux (non représenté) monté sur le support 1. Une pièce métallique 4 est fixée à la zone de connexion 12 par exemple en utilisant soit la soudure à l'étain ou une- résine époxy conductrice 10, soit encore le soudage classique ou l'adhérence entre métaux.A proximité de la zone de connexion 10 de cette pièce métallique 4 il est prévu des parties saillantes ou en relief de manière à permettre de couder vers le haut les extrémités opposées de la pièce 4 au cours d'une phase ultérieure de la séquence de fabrication. Cette pièce 4 est réalisée de préférence en alliage pliant, par exemple en laiton demi-dur. Comme on le voit, l'extrémité de droite de la pièce 4 constitue un moyen de montage du dispositif optoélectronique 2, également par soudage ou l'usage de résine époxy conductrice, L'extrémité gauche facultative de la pièce 4 présente une encoche ou un trou qui sert à assurer ultérieurement l'alignement et le support d'une fibre optique pour accoupler la lumière optique du dispositif optoélectronique 2. La première phase de la séquence de fabrication se termine par la connexion avec la partie supérieure du dispositif optoélectronique 2. Cela s'effectue par le soudage des deux extrémités du conducteur 6 constitué ordinairement par un fil fin. Des éléments conducteurs semblables (non représentés) assurent les connexions entre le circuit de traitement des signaux et d'autres zones de liaison prévues sur le support 1. Ainsi, le dispositif optoélectronique 2 et un autre dispositif (ou plusieurs de ceux-ci), une fois montés en parallèle avec le support 1 peuvent être reliés électriquement en adoptant la même méthode de fixation au support (par exemple à l'aide du conducteur 10) et la même méthode de fixation à la surface supérieure, ici représentée sous forme de soudage de fil. La seconde phase importante du processus de fabrication est illustrée par une comparaison entre les Figures 2 et 3. Comme le montre les flèches en tirets de la Figure 2, les extrémités opposées de la pièce de montage 4 sont relevées jusqu'à une position sensiblement orthogonale par rapport au support 1. Un moyen conducteur 6 a été fixé à la zone de connexion 8 en un point pratiquement aligné avec la partie terminale de l'extrémité de la pièce de montage 4 qui porte le dispositif optoélectronique. Ainsi, le moyen conducteur 6 résiste à sa translation en maintenant une longueur de trajet relativement constante entre ses points de fixation, ce qui empêche leur détérioration.Tout écart appréciable par rapport à une longueur constante du trajet devrait être tel que le fil 6 ne risque pas d'être soumis à une tension mécanique pendant son dépla cement. Lorsqu'on prévoit l'extrémité gauche facultative de la pièce de montage 4 des Figures 1 et 2, on y ménagera de préférence une encoche ou un trou pour servir de support et de guide à un faisceau ou queue de ca- bles d'arrivée de fibre optique 14 que montre 1a Figure 3. Lorsqu'on déplace la partie du moyen de montage 4 qui supporte cette queue 14 pour l'éloigner ou la rapprocher du dispositif optoélectronique 2, on déplace cette queue soit vers le haut, soit vers le bas, tandis que la torsion de cette partie assure son alignement latéral.Après la mise en position correcte, on applique une substance adhésive (par exemple de la résine epoxy) sur la queue de la fibre optique à l'endroit de sa jonction avec l'un et/ou l'autre des composants, à savoir le dispositif optoélectronique 2 et le moyen de montage 4, afin d'obtenir un ensemble mécanique fiable. Le module est complété par l'adjonction d'une enveloppe de protection ou d'un encapsulage, par exemple en matière organique. On peut ajouter d'autres détails au moyen de montage 4 en vue d'assurer des fonctions particulières. Par exemple, comme le montre la Figure 4, on peut incorporer à l'extrémité de fixation du moyen de montage 4A de diode un élément profilé réflecteur destiné à produire des rayons lumineux émis latéralement à partir d'une diode émettrice de lumière dans l'extrémité de la-queue de la fibre optique, dans le but d'accrottre le rendement du couplage optique. A titre de variante du mode préféré de réalisation représenté Figures 1 à 3, le support 1 et le moyen de montage 4 peuvent former un tout intégral, c'est-à-dire constituer les parties respectives d'une bande métallique formant châssis. Un tel agencement est préférable 7orsque le dispositif optoélectronique à diode (s) et le circuit de traitement des signaux y associé peuvent comporter des parties de montage de diodes électriquement communes, en raison des caractéristiques du circuit ou si l'isolation est prévue dans l'un et/ou l'autre de ces dispositifs. Lorsque cela est électriquement possible, une forme de module dans lequel le dispositif optoélectronique est monté sur une partie pliable d'une bande métallique de montage qui sert également de moyen de montage pour une autre diode simplifie la construction tout en permettant de réaliser un module optoélectronique à profil bas, et en conservant les avantages exposés plus haut. Bien que l'invention ait été décrite en se référant plus particulièrement à des modes preférés de réalisation, il est évident pour tout spécialiste dans l'art que différents changements quant à la forme et aux détails, ainsi que diverses omissions, peuvent être prévus dans la mise en oeuvre pratique de l'invention sans s'écarter cependant de ses principes de base. R E V E N D I C A T I O N S 1. Nodule à fibre optique comprenant un support (1) portant des parties de surface conductrice (8, 12) parallèles àun premier plan et une fibre optique (14), caractérisé d'une part, par un dispositif optoélectronique (2) disposé sensiblement perpendiculairement par rapport audit premier plan et ayant une partie de surface plane pour assurer le couplage lumineux, laquelle est accouplée à ladite fibre optique (14), et d'autre part en ce que a) l'une (8) desdites parties de surface conductrice dudit support (1) peut être reliée électriquement à un circuit de traitement de signaux monté sur ledit support; b) un premier moyen conducteur souple (6) est prévu pour assurer une connexion électrique avec cette partie de surface conductrice (8);; c) un premier moyen métallique déformable (4) de montage du dispositif (2) comprend une première partie sensiblement parallèle audit premier plan et une seconde partie mobile sensiblement perpendiculaire audit premier plan afin d'assurer l'alignement optique et le support mécanique dudit dispositif optoélectronique ainsi que le contact électrique avec celui-ci, et d) un second moyen conducteur souple, du mame genre que le premier suivant b), est fixé à l'une desdites électrodes du dispositif optoélectronique (2) afin d'assurer le couplage électrique de cette électrode avec l'une (12) desdites parties de surface, ledit second moyen conducteur souple étant fixé audit dispositif optoélectronique (2) lorsque sa partie de surface plane qui assure le couplage lumineux est sensiblement perpendiculaire audit premier plan. 2. Module selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyen déformable de montage (4) fait partie intégrante dudit support (1). 3. Nodule selon l'une ou l'autre des Revendications t oj 2, cazac- térisé par le fait qu'il comprend un second moyen déformable de montage pour supporter la fibre optique. 4. Nodule selon la Revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier moyen déformable de montage comprend une partie profilee de façon à servir de réflecteur pour augmenter le rendement du nodule. 5, Nodule selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen déformable de montage comprend en outre une troisième partie sensiblement perpendiculaire audit support (1) pour aligner et supporter ladite fibre optique. 6. Procédé d'assemblage d'un module à fibre optique conformément à la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les phases qui consistent à a) monter sur ledit support (1) un organe déformable (4) comportant une partie destinée à supporter le dispositif (2) et sensiblement parallèle audit support; b) monter le dispositif (2) sur la partie dudit organe qui est destinée à supporter ce dispositif; c) relier électriquement ladite partie de surface qui assure le couplage lumineux avec l'une desdites parties de surface que porte ledit support, et d) déformer ledit organe afin que ladite partie de surface prenne une position sensiblement perpendiculaire audit premier plan après ladite phase de connexion électrique. 7. Procédé selon la Revendication 6, caractérisé en outre par le fait que l'on assure l'interconnexion électrique des autres parties conductrices précitées en même temps que l'on effectue ladite phase de connexion électrique.