Brevet FR2644899A1 — publié le 19900928

La présente invention concerne un coupleur de sortie et plus particulièrement un coupleur de ce type pour emploi dans des procédés industriels, par exemple dans des opéra- tions de soudage. Dans un procédé industriel typique utilisant des faisceaux laser, le faisceau laser est fourni à une pièce en utilisant une fibre optique qui se termine par un coupleur de sortie comportant au moins une lentille de focalisation de manière à obtenir la densité requise pour la puissance. Cependant, certains procédés, tels que les procédés de soudage et de dessoudage des fils de sortie de blocs de résistances ou de condensateurs, lorsqu'ils sont exécutés en utilisant un seul laser pour souder un fil à la fois, provoquent un basculement vers le haut de l'une des extrémi- tés du dispositif et son éloignement de la plaquette à circuits. On peut éviter cet incident dans le cas des pièces de grandes dimensions en utilisant une multitude de fibres optiques et de coupleurs de sortie respectifs pour souder des paires opposées de fils de sortie. Cependant, cela ne peut se faire sur les petits circuits intégrés à cause de la petitesse de l'espacement entre les fils et le coupleur de sortie de grandes dimensions,-due à la lentille de focalisa- tion. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 799 755 divulgue un coupleur de sortie pour une fibre optique sans lentille de focalisation à la sortie du coupleur. Cependant, si le procédé nécessite des positions et des angles multiples -2- par rapport à la pièce, la totalité du coupleur doit être enlevée, ce qui est peu commode. En conséquence, la présente invention a pour objet la fourniture d'une multitude de faisceaux laser dans un petit espace, la distance entre les faisceaux et leurs angles pouvant être réglés commodément. Selon la présente invention, un coupleur de sortie pour appliquer directement des faisceaux laser à une pièce à partir d'une multitude de fibres optiques comprend un moyen de corps pour recevoir la multitude de fibres et pour appliquer directement les faisceaux laser à la pièce; et un moyen, disposé dans le moyen de corps, pour ajuster l'espace- ment et l'angle entre les fibres. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue de dessus d'un mode de réalisation de la présente invention; figure 2, une vue avant en coupe prise le long de la ligne 2-2' de la figure 1, et figure 3, une vue de c8té en coupe prise le long de la ligne 3-3' de la figure 1. En figure 1, le coupleur de la présente invention, représenté dans son ensemble par la référence 10, comporte un corps 12, par exemple en résine synthétique vendue sous la marque déposée "Plexiglass". En général, étant donné qu'au- cune lentille n'est utilisée dans la présente invention, il n'est pas nécessaire que le corps 12 soit constitué d'un matériau spécial qui devrait être dimensionnellement stable avec les variations de la température. Le corps 12 a une section transversale ayant la forme générale d'un Y, mais on pourrait utiliser d'autres formes. Le corps 12 présente quatre fentes rectangulaires 14a, 14b, 14c, 14d disposés dans chaque bras du Y. Des fibres optiques 16a, 16b, 16c et 16d, respectivement, s'étendent dans les fentes 14a, 14b, 14c et 14d. Les fibres 16 acheminenet des faisceaux laser de haute - 3 - puissance, cette puissance étant généralement comprise entre 0,5 et 1,5 kwatt, les lasers correspondant à une type quelconque de laser à corps solide ou à gaz, avec des longueurs d'onde comprises entre l'infrarouge (2 pm) et l'ultraviolet (193 nm). Dans les fentes 14, sur un côté des fibres 16a, 16b, 16c et 16d se trouvent disposés, respective- ment, des ressorts 18a, 18b, 18c et 18d à une première position, alors que, dans ces mêmes fentes, sur le côté opposé des fibres 16, sont respectivement placées en opposi- tion des vis 20a, 20b, 20c et 20d de réglage des fibres, les vis s'étendant vers l'extérieur du corps 12. Le corps 12 présente un filetage (non représenté) pour recevoir les filets des vis 20. Le cas échéant, on peut contrôler les vis par des galvanomètres faisant partie d'une boucle d'asser- vissement, comme cela est connu dans la technique. Les vis 20 peuvent être en métal, en matériau plastique, etc., et les ressorts 18 peuvent être en métal. Comme cela est connu dans la technique, deux plaques tampon 17, 19, par exemple en quartz ou en matériau plastique, seront normalement disposées de chaque côté de chacune des fibres 16 pour en éviter l'endommagement. Les plaques 17a, 17b, 17c et 17d sont disposées entre chacune des fibres 16a, 16b, 16c et 16d, et chacune des vis 20a, 20b, 20c et 20d, respectivement. Les plaques 19a, 19b, 19c et 19b sont disposées entre chacune des fibres 16a, 16b, 16c et 16d, et chacun des ressorts 18a, 18b, 18c et 18d, respectivement. Les extrémités éloignées (non resprésentées en figure 1) des fibres 16 sont de préférence préparées comme cela est indiqué dans les brevets des Etats- Unis d'Amérique n 4 676 586 et 4 681 396 de manière à ne pas être endommagées par le faisceau laser injecté ou émis. Le faisceau laser sera de préférence injecté dans les extrémités éloignées comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 799 755. Comme représenté en figure 2, les fentes 14a et 14c sont parallèles l'une à l'autre. Dans la fente 14a, la vis -4- e et le ressort 18e sont en contact avec la fibre 16a à un second endroit se trouvant au-dessous de la vis 20a et du ressort 18a, alors que, d'une façon similaire, dans la fente 14c, la vis 20f et le ressort 18f sont en contact avec la fibre 16c à un second endroit situé audessous de la vis 20c et du ressort 18c. On fait tourner les vis 20a, 20c et 20e et f pour contrôler l'orientation des fibres 16a, et 16c l'une par rapport à l'autre. En particulier, l'espacement et l'angle entre les fibres 16a et 16c sont règlables, bien que les fibres 16a et 16c soient normalement pratiquement parallèles, alors qu'on ajuste leur espacement pour tenir compte de composants ayant des dimensions différentes. Les fibres 16a et 16c conviennent le mieux pour exécuter le soudage des fils à ailes en M ou V et la liaison automatique par bande. La pièce 22 comporte des fils à ailes en M ou V 24a,et 24b, destinés à être soudés à une plaquette 26 à circuits imprimés. Cela s'effectue en appliquant directement, c'est-à- dire sans moyen intermédiaire de modification du front d'onde, tel qu'un réseau de diffraction ou une lentille, les faisceaux laser 28a et 28c provenant des fibres 16a et 16c, respectivement, aux fils 24a et 24b, respectivement; bien que, le cas échéant, un moyen pour éviter les éclaboussures, par exemple une plaque de faible épaisseur en verre ou en matériau plastique, puisse étre interposé entre les extrémités des fibres 16 qui sont proches de la pièce et la pièce elle- même. Comme il n'y a aucune lentille, les fibres 16a et 16c peuvent être rapprochées de manière à pouvoir souder les deux fils 24a et 24b du même composant, ou pièce 22, en même temps, ce qui permet d'éviter l'inconvénient exposé ci- dessus. La soudure a pour référence 30. En figure 3, les fentes 14b et 14d forment un angle de degrés l'une par rapport à l'autre, mais on peut utiliser d'autres valeurs pour l'angle. Dans la fente 14b, le ressort 18g et la vis 20g sont en contact avec la fibre 16b à un -- 5 -- second endroit se trouvant au-dessous de la vis 20b et du ressort 18b, alors que dans la fente 14d, la vis 20h et le ressort 18h sont en contact avec la fibre 16d à un second endroit situé au-dessous de la vis 20d et du ressort 18d. Le réglage des vis 20b, 20g, 20d et 20h s'effectue de la façon décrite ci-dessus et se traduit généralement par la possibi- lité de faire varier l'angle entre les fibres 16b et 16d suivant une valeur d'environ 1 10 degrés par rapport à la perpendiculaire aux deux fibres, laquelle se trouve à un angle nominal de 45 degrés par rapport au plan horizontal. Les faisceaux laser provenant des fibres 16b et 16d illumi- nent simultanément et directement la soudure 30 aux extrémi- tés d'une pièce 22 comportant une puce, par exemple un support, une résistance, un condensateur, un transistor, etc., placée sur une plaquette 26 à circuits imprimés afin d'effectuer l'opération de soudage ou de refusion de la soudure. On peut effectuer les mêmes opérations avec des composants cambrés en J. On remarquera que de nombreux autres modes de réalisa- tion sont possibles dans l'esprit et le cadre de la présente invention. Par exemple, un coupleur de sortie à fibres multiples pourrait également comprendre un agencement des fibres dans lequel il y aurait de nombreuses fibres en parallèle se trouvant en ligne et contiguës les unes aux autres (en contact et en alignement suivant une rangée). Par exemple, le nombre des fibres serait suffisant pour délivrer l'énergie laser qui couvrirait tous les fils d'un côté d'un ensemble à ailes en M ou en V sans déplacer les fibres pendant l'exécution du procédé. L'énergie laser serait acheminée par les fils en faisant commuter séquentiellement les fibres de la rangée. Dans toutes ces solutions, il faudrait disposer d'un moyen de fractionnement et de commuta- tion d'un faisceau, tel que celui représenté dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 329 160. On pourrait également utiliser la présente invention pour satisfaire - 6 - certains des besoins de remise en ordre et de réparation des plaquettes à circuits imprimés. On pourrait dessouder les composants passifs d'une puce avec la solution de la présente invention consistant à fournir simultanément un faisceau laser à fibre optique double. Après leur enlèvement, les nouveaux composants pourraient être facilement remis en place. - 7 - REVENDICATIONS 1. Coupleur de sortie (10) pour appliquer directement des faisceaux laser (28) à partir d'une multitude de fibres optiques (16a, 16b, 16c et 16d) à une pièce (22), caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de corps (12) pour recevoir une multitude de fibres et pour appliquer directement les faisceaux laser à la pièce; et des moyens, disposés dans le moyen de corps, pour ajuster l'espacement et l'angle entre les fibres. 2. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de corps comporte une multitude de fentes (14a, 14b, 14c et 14d) pour recevoir respectivement les fibres. 3. Coupleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fentes sont parallèles. 4. Coupleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fentes forment un angle d'environ 90 degrés l'une par rapport à l'autre. 5. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de corps présente une section transversale ayant la forme générale d'un X. 6. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent une première vis (20) disposée de manière à venir en contact avec une fibre à un premier endroit, et un premier ressort (18) disposé de manière à venir en contact avec la fibre à l'opposé de la première vis. 7. Coupleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de réglage comprend en outre une seconde vis (20) disposée de manière à venir en contact avec la fibre à un second endroit et un second ressort (18) placé de manière à venir en contact avec la fibre à l'opposé de la seconde vis. 8. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en -- 8 -- ce qu'il comprend en outre des plaques tampon (17, 19) disposées entre le moyen de réglage et la fibre. 9. Coupleur de sortie (10) pour appliquer directement à une pièce (22) des faisceaux laser provenant d'une multitude de fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps (12) présentant une multitude de fentes (14) pour recevoir respectivement les fibres (16) et pour appli- quer directement les faisceaux laser à la pièce (12), les fentes comportant une première et une seconde paire de fentes opposées, les fentes dela première paire étant sensiblement parallèles l'une à l'autre, la seconde paire se trouvant sensiblement à 90 degrés de l'autre paire;et un moyen, disposé dans chacune des fentes, pour ajuster l'espacement et l'angle des fibres d'une paire par rapport à l'autre. 10. Coupleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps comporte une multitude de bras ayant la forme générale d'un X, les fentes étant disposées respectivement dans les bras. 11. Coupleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de réglage comprend au moins une première vis (20) et un premier ressort (18) disposés dans chacune des fentes pour venir en contact avec les côtés opposés des fibres respectives à un premier endroit. 12. Coupleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen de réglage comprend en outre une seconde vis (20) et un second ressort (18) disposés dans chacune des fentes pour venir en contact avec les côtés opposés des fibres à un second endroit.