Brevet FR2698485A1 — publié le 19940527

DISPOSITIF DE MONTAGE DE COMPOSANTS OPTOELECTRONIQUES ET PROCEDE DE MONTAGE L'invention concerne un dispositif support de composants optoélectroniques et un procédé de montage de ce composant. Un composant optoélectronique, un laser notamment, a besoin d'être fixé sur un support bon conducteur de la chaleur pour des questions de dissipation thermique. De plus, après qu'il ait éte monté sur sa platine de montage et qu'il ait été couplé optiquement vers des organes extérieurs, il a besoin d'être testé. Cependant il est souvent associé à des circuits électroniques plus ou moins sophistiqués. Si ces circuits et le composant optoélectronique sont montés sur la même platine et que le composant optoélectronique se révèle défectueux, ltensemble est considéré comme défectueux et est à mettre au rebus. L'invention a pour objet d'apporter une solution à ces problèmes. L'invention concerne donc un dispositif de montage de composants optoélectroniques comprenant une première plaque support, caractérisé en ce qu'au moins un composant optoélectronique est monté sur la première plaque support et qu'une deuxième plaque support destinée à recevoir des circuits électriques de fonctionnement du composant optoélectronique est également montée sur la première plaque avec un de ses flancs au moins voisinant le composant optoélectronique. L'invention concerne également un procédé de montage de composants optoélectroniques caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes suivantes: a) une première étape de fixation d'au moins un composant optoélectronique dans une zone en matériau conducteur de la chaleur d'une première plaque support; b) une deuxième étape de test du composant optoélectronique; c) une troisième étape de fixation d'une deuxième plaque support, destinée à recevoir des circuits électriques de fonctionnement du composant optoélectronique, sur la première plaque avec un de ses flancs au moins voisinant le composant optoélectronique; d) une quatrième étape de connexion électrique du composant optoélectronique à des circuits électriques portés par la deuxième plaque support. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparâîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'exemple en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, un dispositif de montage de composants optoélectroniques connu dans la technique; - la figure 2, un dispositif de montage de composants optoélectroniques selon l'invention; - la figure 3, un exemple de plaque support destinée à porter un composant optoélectronique. Le dispositif de la figure 1 représente un dispositif support de composant optoélectronique connu dans la technique et tel que décrit dans la Demande de Brevet français n0 90 04813. I1 comporte une pièce support 5 sur laquelle est fixé au moins un composant optoélectronique 1 ainsi qu'une plaque en céramique 3 portant des circuits électriques 4. Sur une face 6 de la pièce support 5 est fixée une pièce porteuse 8 qui porte un manchon 7 dans lequel se trouve une fibre optique 2. Cette pièce porteuse 8 et le manchon 7 permettent de régler la position de la fibre optique 2 par rapport au composant optoélectronique 1. Le manchon 7 est ensuite fixé sur la pièce 8 par des points de soudure tels que 15 et 16. La pièce 8 est fixée sur la pièce support 5 par des points de soudure tels que 17, 20. De préférence, ces points de soudure sont réalisés à l'aide d'un laser. La réalisation du dispositif de la figure 1 nécessite donc de fixer le composant optoélectronique 1 sur la plaque 3. Ensuite après avoir calé la fibre 2 par rapport au composant 1 et après avoir fixé le manchon 7 et la pièce porteuse 8, on procède à l'essai du composant optoélectronique 1. Si le composant optoélectronique est défectueux, c'est l'ensemble du dispositif de la figure 1 qui est inutilisable. Cela est dommageable si la plaque support en céramique 3 comporte beaucoup de circuits électroniques. Selon l'invention, on prévoit de fixer séparément la plaque support 3 et le composant optoélectronique. Pour cela, la plaque support 3 comporte une découpe 30 dans laquelle est située le composant optoélectronique 1. Le composant optoélectronique 1 est fixé sur la plaque support 5, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une pièce conductrice de la chaleur et de l'électricité telle qu'une pièce en diamant revêtue d'une couche conductrice. La zone de la plaque support 5 sur laquelle est fixé le composant 1, voire la totalité de la plaque 5 est en matériau conducteur de la chaleur. Ainsi l'échauffement du composant peut être évacué. La plaque support 3 est en céramique et supporte des circuits électroniques (résistance d'adaptation 32, thermistance 31, conducteur 33, entrée de signal hyperfréquence 34). Un conducteur 35 relie la diode laser 1 aux circuits de la plaque 3. Par ailleurs, la plaque support 5 est métallisée ou est en métal pour assurer une autre connexion du laser 1; Sur la plaque 5, dans la découpe 30 de la plaque 3 peut également être fixé un autre composant tel qu'une photodiode de contre-réaction 36. Si le composant 1 est un laser, la photodiode 36 permet de mesurer l'intensité lumineuse de la diode et de la réguler. La plaque 5 peut être entièrement conductrice de la chaleur. Elle peut également être en matériau mauvais conducteur de la chaleur. De cette façon, la fixation à la plaque 5 d'une pièce de positionnement de la fibre 2 telle que la pièce 8 de la figure 1 pourra se faire par soudure. L'échauffement dû à l'opération de soudure restera autant que possible localisé aux points de soudure. Cela évite que la chaleur se propage vers les composants optoélectroniques. Cela évite également la déformation de la pièce support 5 (déformation qui pourrait fausser le réglage de la position de la fibre par rapport au composant optoélectronique). De plus, le laser de soudure peut être de faible énergie. Dans cette optique, on prévoit alors que la pièce support 5 comporte une partie en matériau bon conducteur de la chaleur pour recevoir le composant optoélectronique. La figure 3 représente un exemple de réalisation dans lequel la pièce support 5 est de forme plane et comporte un élément en matériau bon conducteur de la chaleur 50. A titre d'exemple, l'élément 50 est situé sur un côté de la plaque et affleure les faces supérieure est inférieure de la pièce 5 ainsi qu'un de ses flancs. Cependant, l'élément 50 pourrait être également en tout autre endroit tel qu'une zone centrale de la pièce 5. Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'élément 50 correspond à la découpe 30 de la pièce 3 de la figure 2. La pièce 5 et l'élément 50 peuvent être en matériaux non conducteurs électriquement. Ils sont alors métallisés en surface. Mais couramment, ils sont en métal. Ainsi, pour la pièce support 5, on peut utiliser du KOVAR qui est un alliage de Fer, Nickel, Cobalt (25 à 35 % de Nickel et 15 à 25 % de Cobalt par exemple). On limite alors la puissance du laser YAG nécessaire (donc le coût des investissements) et l'échauffement de composant qui est relativement proche. Pour l'élément 50, on prévoit alors du Cuivre, l'élément 51 étant brasé dans la pièce 5. Une variante consiste à utiliser pour l'élément 50 du Cu/W au lieu du Cuivre : son coefficient de dilatation est très proche de celui du KOVAR et sa résistance thermique de celle du Cuivre. On va maintenant décrire le procédé de réalisation du dispositif de montage d'un composant optoélectronique selon l'invention. On réalise tout d'abord une plaque support 3 ou un gabarit ayant la forme et les dimensions de la plaque 3. On place la plaque 3 ou le gabarit sur la plaque support 5 de façon à placer le ou les composants optoélectroniques 1, 36 sur la plaque 5 dans la découpe 30. Les composants 1, 36 sont alors fixés sur la plaque 5. Ensuite la fibre 2 est couplée optiquement au composant 1 et est maintenue en position. On effectue ensuite une validation des composants 1, 36 grâce à un test sous pointes. Si le composant s'avère bon on fixe, par soudure, la fibre 2 à la pièce 8 et la pièce 8 à la pièce 5. La plaque support 3 munie de ses circuits électroniques peut alors être fixée sur la plaque support 5 et les connexions entre les composants optoélectroniques et les circuits de la plaque 3 peuvent être réalisées. La plaque support 3 aura de préférence une géométrie permettant de minimiser les longueurs de fil d'interconnexion entre les composants et la plaque 3 afin de diminuer les éléments parasites susceptibles de dégrader les performances du composant. La plaque support 3 est couramment réalisée en matériau céramique. Elle peut comporter un circuit spécifique de l'application envisagée (interface à large bande ou à bande étroite, préamplificateur, "driver laser", circuit électronique pour transmissions très haut débit). Ce procédé peut être utilisé avec tous les types de composants optoélectroniques (diode laser, photodétecteur, composant optoélectronique intégré, ...). La figure 2 montre un exemple de réalisation adapté au cas d'une diode laser. Si la température est un paramètre critique pour les performances du composant, le support peut être un diamant. li est alors directement fixé sur la plaque 5. La résistance thermique entre le composant et le radiateur est très faible comparativement à la technique antérieur: la céramique est mauvaise conductrice de la chaleur et un matériau isolant électrique et conducteur thermique comme BeO est dangereux à mettre en oeuvre. Dans le cas d'un photodétecteur, un support tel que celui représenté sur la figure 2 peut être employé. li permet un éclairage de la zone active par fibre optique aussi bien en face avant qu'à travers le substrat. Ce type de sous-ensemble est particulièrement intéressant pour réaliser à partir d'un même type de composant, différentes applications spécifiques avec des interfaces optimisées (diminution des pertes d'insertion de la liaison optique, transmissions numériques, ...). REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage de composants optoélectroniques comprenant une première plaque support (6) caractérisé en ce qu'au moins un composant optoélectronique (1) est monté sur la première plaque support et qu'une deuxième plaque support (3) destinée à recevoir des circuits électriques (4) de fonctionnement du composant optoélectronique est également monté sur la première plaque (5) avec un de ses flancs au moins voisinant le composant optoélectronique (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de la première plaque support (5) au moins dans laquelle est monté le composant optoélectronique est en matériau conducteur de la chaleur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première plaque support est en matériau relativement mauvais conducteur de la chaleur et qu'elle incorpore au moins un élément (50) en matériau bon conducteur de la chaleur destiné à supporter un composant optoélectronique. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première plaque support (5) est en matériau métallique ou métallisé bon conducteur de la chaleur et que la deuxième plaque support (3) est en céramique isolante de l'électricité. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième plaque support (3) comporte au moins une découpe (30) délimitant l'emplacement d'un composant optoélectronique sur la première plaque support (5). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première plaque support (5) est un alliage de Fer-Nickel-Cobalt et l'élément (50) en Cuivre ou alliage de Cuivre et de Tungstène. 7. Procédé de montage de composant optoélectronique caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes suivantes: a) une première étape de fixation d'au moins un composant optoélectronique (1) dans une zone en matériau conducteur de la chaleur d'une première plaque support (5); b) une deuxième étape de test du composant optoélectronique (1); c) une troisième étape de fixation d'une deuxième plaque support (3) destinée à recevoir des circuits électriques de fonctionnement du composant optoélectronique, sur la première plaque (5) avec un de ses flancs au moins voisinant le composant optoélectronique; d) une quatrième étape de connexion électrique du composant optoélectronique à des circuits électriques portés par la deuxième plaque support (3). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première étape utilise pour la mise en position du composant optoélectronique (1) sur la première plaque support (5) soit la deuxième plaque support (3) soit un gabarit de même géométrie et de mêmes dimensions que la deuxième plaque support (3). 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte entre la deuxième et la troisième étape, une étape supplémentaire de couplage optique d'un circuit optique extérieur (fibre optique 2) au composant optoélectronique (1). 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première plaque support (5) est conductrice de la chaleur et de l'électricité. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première plaque support (5) est mauvaise conductrice de la chaleur et comporte à l'emplacement de fixation du composant optoélectronique, un élément (50) en matériau bon conducteur de la chaleur. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première plaque support (5) et l'élément (50) sont en matériaux métalliques. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première plaque support (5) et l'élément (50) sont mauvais conducteur de l'électricité et sont revêtus d'une couche d'un matériau conducteur de l'électricité. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la première plaque support est en alliage de Fer-Nickel-Cobalt et l'élément (50) est en Cuivre ou en alliage de Cuivre et de Tungstène. 15. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce la première étape prévoit la fixation du composant optoélectronique sur la plaque support (5) par l'intermédiaire d'une pièce en diamant métallisé.