Brevet FR2708381A1 — publié le 19950203

CELLULE DE BRAGG MULTICANAUX MUNIE DE MOYENS DE CONNEXION La présente invention se rapporte aux cellules de Bragg multicanaux et plus particulièrement aux moyens de connexion qui permettent de relier les transducteurs d'une telle cellule aux circuits d'alimentation en signaux hyperfréquence. Les cellules de Bragg sont des dispositifs acousto-optiques qui permettent de faire subir à un faisceau lumineux, généralement issu d'un laser, différents traitement tels que déflection, modulation, etc. Une cellule de Bragg de ce type est représentée sur la figure 1. Elle comprend la cellule proprement dite 101 destinée à recevoir sur sa face avant 102 le faisceau lumineux à traiter. Cette cellule comporte sur une face perpendiculaire à cette face avant une lame en matériau électro-acoustique 103, en LiNb03 par exemple. Les transducteurs électro-acoustiques correspondant à chacun des canaux sont déterminés par des électrodes fixées sur cette lame dans un emplacement 104 dont le détail est donné sur la figure 2. Chaque transducteur est alimenté avec un signal hyperfréquence arrivant par une ligne type "microstrip" réalisée sur une substrat 106, en alumine par exemple, fixé perpendiculairement à la face qui comporte les transducteurs. Ces lignes sont par exemple du type 50 fl couramment utilisé en hyperfréquence, et pour obtenir l'adaptation nécessaire on utilise généralement des petits condensateurs réglables 107 du type "microchip". Comme représenté dans le détail de la figure 2, la lame active 103 comporte un ensemble d'électrodes 201 définissant des transducteurs d'ondes de volume dont chacun permet d'envoyer dans la cellule l'onde acoustique correspondant au canal auquel il est affecté. Compte tenu des fréquences, et donc de la longueur d'onde acoustique extrêmement petite, ces transducteurs sont de dimensions très réduites. Pour les relier aux lignes 105, on utilise généralement des relais formés de plots métalliques 202 nettement plus grands que les électrodes 201 et reliés à ces électrodes par des fils 203. Compte tenu des dimensions de cet ensemble, on utilise généralement les techniques de connexion des semi-conducteurs en utilisant des fils d'or fixés sur les électrodes 201 et les plots de connexion 202 par thermocompression. La liaison avec les lignes 105 se fait de la même manière par l'intermédiaire d'autres fils 204 qui partent des plots 202 et sont reliés directement aux lignes. De manière courante la distance d entre les électrodes 201 est de l'ordre de 100 clam, et la longueur I des fils 203 entre les électrodes 201 et les plots 202 est nettement plus grande, de l'ordre de 1 à 2 mm. Compte tenu de ces dimensions, on obtient ainsi une diaphonie indésirable entre ces fils. En outre l'adaptation des lignes, nécessaires pour éviter la rupture d'impédance au niveau de la liaison avec les plots de connexion, est difficile à obtenir avec les condensateurs ajustables 107 qui sont des composants difficiles à maîtriser et à ajuster. Pour pallier ces inconvénients, I'invention propose une cellule de Bragg multicanaux munie de moyens de connexion, du type comprenant d'une part une cellule proprement comportant sur une face une lame piézoélectrique munie d'un ensemble d'électrodes définissant les transducteurs des canaux, et d'un ensemble de plots de connexion réunis à ces électrodes, et d'autre part un substrat supportant un ensemble de lignes de connexion hyperfréquence réunies par des moyens de connexion aux plots de connexion, principalement caractérisée en ce que les plots de connexion sont largement espacés l'un de l'autre et qu'ils sont réunis aux électrodes par des pistes conductrices gravées sur une couche conductrice déposée sur la face de la cellule supportant la lame piézoélectrique et en ce que ces pistes sont réunies aux électrodes à l'aide de ponts à air. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1 : une cellule de Bragg munie de moyens de connexion selon l'art antérieur; - lafigure2: le détail 104 de la figure 1; - la figure 3 : une cellule de Bragg munie de moyens de connexion selon l'invention; - la figure 4: une vue partielle agrandie et détaillée de la figure 3; - la figure 5: une vue d'une variante de l'invention permettant de limiter le nombre de fils utilisés; et - la figure 6 : la cellule de la figure 5 fixée sur une plaquette de connexion. La cellule de Bragg selon l'invention représentée en figure 3 comprend la cellule de Bragg proprement dite 101, semblable à celle de la figure 1, avec sa face optique 102 L'alimentation des transducteurs réunis dans un petit emplacement 304 sur la face latérale de la cellule se fait là aussi à l'aide de lignes hyperfréquences du type microstrip 305 déposées sur une plaquette d'alumine 106 disposée perpendiculairement à la face qui comprend les transducteurs. Selon l'invention, la liaison entre ces lignes 305 et les transducteurs se fait par l'intermédiaire de pistes de connexion 306 qui sont obtenues par exemple par photogravure d'une couche métallique 307 déposée sur cette face. Au cours de la photogravure on dégage l'emplacement 304 où sont situés les transducteurs 401 sur la couche piézoélectrique de manière à pouvoir réaliser ceux-ci et on laisse subsister la couche métallique 307 à tous les endroits où il n'est pas nécessaire de l'enlever, de manière à garder un plan de masse qui réalise avec les pistes de connexion 306 des lignes hyperfréquences possédant des caractéristiques bien définies et notamment une impédance déterminée. Selon l'invention, ces pistes de connexion sont reliées aux transducteurs par l'intermédiaire de ponts à air qui permettent des connexions présentant à la fois une capacité minimale et perturbant le moins possible le fonctionnement acoustique des transducteurs. La technique permettant de fabriquer de tels ponts à air est notamment connue du brevet français n" 2 635 247 déposé le 5 août 1988 par la demanderesse. La couche métallique formant ces ponts à air forme en fait un tout avec celle qui constitue les pistes de connexion 306, et ces pistes s'écartent en éventail pour rejoindre des plots de connexion 308 largement éloignés les uns des autres Ces plots de connexion sont alors reliés aux lignes 305 par l'intermédiaire de fils 309, du type de ceux utilisés à ce même endroit dans la figure 1. On peut alors réaliser l'adaptation d'impédance au niveau de cette liaison entre les lignes 305 et les pistes 306 à l'aide d'un fil 310 formant une boucle entre le plot et la couche de masse. La rupture d'impédance à ce niveau étant faible, l'accord réactif à large bande passante sera facile à obtenir par simple modification de la longueur de cette boucle. On a représenté sur la figure 4 une vue agrandie de la face de la cellule 101 comportant les transducteurs et les moyens de connexion. Cette face est recouverte d'une couche métallique 307 formant plan de masse et sur laquelle est fixée une lame 413 de matériau piézoélectrique. Les électrodes 401, délimitant sur cette lame 403 I'emplacement des transducteurs correspondant aux canaux, sont formées par une couche métallique déposée ultérieurement, comme décrit dans le brevet cité cidessus, et elle aussi photogravée pour obtenir les organes adéquats. Cette photogravure permet de découper les pistes qui forment tout d'abord des ponts à air 403 qui partent des électrodes, passent sans contact au-dessus de l'interface entre la lame 413 et la métallisation 307 puis viennent s'appuyer sur la surface de la cellule en y restant fixées pour former les pistes 306. Ces pistes 306 s'écartent très rapidement et se dirigent vers les plots 308 sur lesquels sont connectés les fils de liaison 309 aux lignes hyperfréquence 305. Les pistes sont elles-mêmes entourées par la métallisation 307 qui est photogravée pour ménager entre les pistes et ellesmêmes un intervalle correspondant à une impédance caractéristique bien déterminée, 50 fl par exemple. La longueur des ponts à air 403 est typiquement de l'ordre de 30 lim et comme les pistes s'écartent ensuite très rapidement on limite ainsi de manière considérable la diaphonie entre les connexions. La structure ainsi décrite ne dépend pas du nombre de canaux de la cellule de Bragg, puisqu'on peut prévoir un nombre relativement important de pistes qui s'écartent en éventail en présentant une distance interpiste suffisante pour avoir une diaphonie assez faible. Dans le cas de quatre canaux par exemple, I'invention propose une structure plane particulière représentée sur les figures 5 et 6. Dans cette variante la métallisation 507 déposée sur la cellule 101 supporte une lame piézoélectrique 513 de forme rectangulaire dont la grande longueur est parallèle au plan de la face optique 102. Sur cette lame sont disposées quatre électrodes 501 alignées le long de cette grande longueur et déterminant l'emplacement des transducteurs des quatre canaux. Par rapport à la version de base, les pistes 506 destinées à relier ces électrodes aux plots de connexion 508 sont disposées en croix perpendiculairement aux quatre côtés de la lame piézoélectrique 513. Pour cela la couche métallique 507 est gravée elle aussi en croix, de manière à permettre le passage de ces pistes. Ces gravures sont rectilignes et perpendiculaire aux côtés de lame piézoélectrique en étant situées au droit de chacune des électrodes 501. Comme dans la version de base des ponts à air 503 permettent de relier les électrodes aux pistes. Ceci nécessite bien sûr que les dimensions de la lame 513 soient suffisamment petites pour permettre aux ponts à air d'enjamber chacun l'un des côtés de cette lame. En outre dans ce cas on réalise les inductances d'accord 510 par gravure de l'une des deux couches conductrices, soit celle ayant servi à réaliser le plan de masse 507, soit celle ayant servi à réaliser les pistes 501, les plots de connexion 508 et les ponts à air 503. Ces inductances 510 qui relient donc le plan de masse aux plots 508 peuvent donc être réalisées avec une grande précision et une grande stabilité. Une telle structure permet alors de relier les plots 508 aux lignes de connexion hyperfréquence sans utiliser de fil, à l'aide du dispositif représenté sur la figure 6. Dans ce dispositif les lignes hyperfréquence coplanaires 605, disposées sur un support en alumine 606, sont elles-mêmes gravées en forme de croix, de manière à être situées dans l'alignement des pistes 501 lorsqu'on vient plaquer ce support sur la face de la cellule 101 comportant les transducteurs. Les plans de masse 607 définissant les lignes sont euxmêmes déposé sur cette même face du support en alumine et sont de préférence obtenus simultanément avec ces lignes par gravure d'une même couche métallique. Ces plans forment donc quatre carrés qui viennent se loger dans les espaces libres ménagés par la croix définie par les lignes 605. Les dimensions des lignes 605 et des plans de masse 607 sont telles que, lorsque l'on met face à face la cellule et le support des lignes, les extrêmités de celles-ci viennent se situer en face des plots de connexion 508, et une partie au moins des plans de masse 607 du support se situe en face des plans de masse 507 de la cellule. La liaison entre les lignes et les plots de connexion, ainsi qu'entre les deux plans de masse, se fera alors à I'aide de billes thermocompressées, selon une technique connue dans l'industrie des semiconducteurs ou des circuits hybrides (technique "Flip Chip"). Les dimensions de ces billes seront choisies pour éviter de venir écraser les ponts à air et l'on pourra éventuellement prévoir des cales d'épaisseur pour éviter tous risques de ce type. Cette disposition permet donc une connexion sans fil qui est de ce fait mieux définie et plus stable. Elle permet en outre de dégager les faces d'entrée 102 et de sortie 602 de la cellule de Bragg de manière à ce qu'il n'y ait aucun obstacle aux faisceaux optiques entrant 608 et sortant 609. L'invention ne se limite pas à un nombre de canaux égal à 4. Si ce nombre est supérieur, on disposera les lignes 605 suivant une étoile dont le nombre de branches sera égal au nombre de canaux. REVENDICATIONS 1. Cellule de Bragg multicanaux munie de moyens de connexion du type comprenant d'une part une cellule proprement dite (101) comportant sur une face une lame piézoélectrique (413) munie d'un ensemble d'électrodes (401) définissant les transducteurs des canaux, et d'un ensemble de plots de connexion (308) réunis à ces électrodes, et d'autre part un substrat (106) supportant un ensemble de lignes de connexion hyperfréquence (305) réunies par des moyens de connexion (309) aux plots de connexion, caractérisée en ce que les plots de connexion (308) sont largement espacés l'un de l'autre et qu'ils sont réunis aux électrodes (401) par des pistes conductrices (303) gravées sur une couche conductrice déposée sur la face de la cellule (101) supportant la lame piézoélectrique (403) et en ce que ces pistes sont réunies aux électrodes (401) à l'aide de ponts à air (403). 2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche conductrice sur laquelle sont gravées les pistes (306) et les plots de connexion (308) forme un plan de masse qui entoure ces pistes pour former une ligne de connexion hyperfréquence présentant une impédance caractérisque bien déterminée. 3. Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des boucles (310) formées d'un fil conducteur reliant les plots de connexion (308) au plan de masse (307) pour former une inductance d'adaptation de ces pistes hyperfréquence. 4. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la lame piézoélectrique (503) a une forme rectangulaire, qu'elle comporte quatre électrodes (503) alignées selon la longueur de cette lame, et que les pistes conductrices (506) sont rectilignes et disposées en forme de croix perpendiculairement aux quatre côtés de lame piézoélectrique au droit des emplacements des électrodes ; les dimensions de la lame étant suffisamment petites pour permettre aux ponts à air (503) d'enjamber chacun l'un des côtés de cette lame. 5. Cellule selon la revendication 4, caractérisée en ce que le plan de masse (507) forme quatre cadrans disposés entre les quatre pistes (506). 6. Cellule selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des pistes supplémentaires (510) reliant les plots de connexion (508) au plan de masse (507) pour former les inductances d'adaptation des pistes. 7. Cellule selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que les lignes de connexion (605) disposées sur le substrat (606) sont en forme de croix dont les extrêmités sont disposées de manière à venir en face des plots de connexion (508) lorsque l'on vient faire reposer ce substrat à plat sur la face de la cellule (102) qui supporte la lame piézoélectrique (513) ; les connexions entre ces lignes et ces plots se faisant à l'aide de billes thermocompressées. 8. Cellule selon la revendication 7, caractérisée en ce que le substrat (606) comporte un plan de masse sur la même face que celle supportant les lignes (605) et qu'une partie au moins de ce plan de masse vient en regard du plan de masse (507) de la face de la cellule supportant la lame piézoélectrique (513); ces plans de masse étant réunis par des billes thermocompressées.