Brevet FR2835654A1 — publié le 20030808

Boîtier semi-conducteur optique à porte-lentille accouplé La présente invention concerne le domaine des boîtiers semiconducteurs optiques renfermant une puce de circuits intégrés présentant sur une face avant un capteur optique. Il est connu de fixer et de relier électriquement des boîtiers semi-conducteurs optiques sur des plaques de circuits imprimés et de rajouter des porte-lentilles en forme de cavaliers passant au-dessus et à distance des boîtiers semi-conducteurs, ces cavaliers présentant des pattes traversant les plaques de circuits imprimés et étant collées à ces dernières. Ces porte-lentilles présentent des passages situés en face des capteurs optiques des boîtiers semi-conducteurs et dans lesquels sont installées des lentilles optiques. Compte tenu des tolérances mécaniques notamment de fabrication, il est particulièrement difficile d'obtenir un positionnement correct des lentilles par rapport aux capteurs optiques des boîtiers semi-conducteurs, dans les différentes directions et en orientation. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif semi-conducteur optique permettant pour le moins de réduire les difficultés de positionnement des lentilles par rapport aux capteurs optiques de boîtiers semi-conducteurs. Le dispositif semi-conducteur optique selon l'invention comprend un boîtier renfermant une puce de circuits intégrés présentant sur une face avant un capteur optique, et comprend en outre un porte-lentille rapporté sur ledit boîtier et présentant un passage dans lequel est installeé une lentille optique disposée en face dudit capteur, ledit boîtier et ledit porte-lentille comprenant des parties complémentaires d'accouplement permettant le positionnement de l'un par rapport à l'autre et des surfaces d'appui de l'un sur l'autre. Selon l'invention, lesdites parties complémentaires d'accouplement s'accouplent de préférence dans la direction de l'axe optique dudit capteur et des surfaces d'appui en vis-à-vis. Selon l'invention, lesdites surfaces d'appui dudit boîtier et dudit porte-lentille sont de préférence collées l'une sur l'autre. Selon l'invention, lesdites surfaces d'appui s'étendent de préférence perpendiculairement à la direction de l'axe optique dudit capteur. Selon une exécution préférée de l'invention, lesdites parties complémentaires d'accouplement comprennent respectivement des parties en saillie et des parties en creux rentrant les unes dans les autres. Selon l'invention, lesdites parties en saillie et lesdites parties en creux sont formées dans ou comprennent de préférence lesdites surfaces d'appui. Selon une variante de l'invention, lesdites parties complémentaires d'accouplement comprennent respectivement des doigts pénétrant dans des trous. Selon une autre variante de l'invention, lesdites parties complémentaires d'accouplement comprennent respectivement une partie périphérique en saillie et des flancs engagées dans cette partie périphérique. Selon l'invention, ladite partie périphérique en saillie est de préférence prévue sur ledit porte-lentille et est évasée et lesdits flancs sont de préférence prévus sur ledit boîtier et sont en appui sur cette partie périphérique en saillie. Selon une variante de l'invention, ledit boîtier peut avantageusement comprendre un corps d'encapsulation de ladite puce, en une matière transparente. Selon une autre variante de l'invention, ledit boîtier peut avantageusement comprendre une partie annulaire et une vitre fixée sur cette partie annulaire, lesdites parties d'accouplement dudit boîtier étant réalisées sur cette partie annulaire et extérieurement à la périphérie de cette vitre. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de boîtiers semi-conducteurs optiques décrits à titres d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel : - la figure 1 représente une coupe transversale d'un premier boîtier semi-conducteur optique selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue de dessus partiellement arrachée, du boîtier semi-conducteur optique de la figure 1 ; - la figure 3 représente une variante de réalisation du boîtier semi-conducteur optique de la figure 1 ; - et la figure 4 représente une coupe transversale d'un autre boîtier semi-conducteur optique selon la présente invention. En se reportant aux figures 1 et 2, on peut voir qu'on a représenté un dispositif semi-conducteur optique 1 comprenant un boîtier semi-conducteur 2 qui, de façon connue en soi, comprend une puce de circuits intégrés 3 dont la face arrière est portée par une plate-forme 4 d'une grille 5 et dont la face avant présente un capteur optique 6, la grille 5 présentant en outre des pattes de connexion électrique 7 reliées à la puce 3 par des fils de connexion électrique 8. Le boîtier 2 comprend en outre, de façon connue en soi, un corps d'encapsulation 9 en une matière transparente injectée, dans lequel la puce 3 est noyée, les parties d'extrémité des pattes 7 dépassant à l'extérieur de ce corps 9. Le corps 9, de forme générale parallélipipédique, présente une face avant 10 et une face arrière 11 sensiblement parallèles et des flancs latéraux 12 et 13 inclinés et situés respectivement du côté des faces 10 et 11 et formant un V dont la pointe est tournée vers l'extérieur. Le dispositif semi-conducteur 1 comprend en outre un portelentille 14 constitué par une plaque 15 placée à plat sur la face avant 10 du boîtier 2 et dont la périphérie correspond sensiblement à la périphérie de cette face 10. La face arrière 16 du porte-lentille 14 présente des doigts cylindriques d'accouplement 17 en saillie vers l'arrière et engagés dans des trous borgnes d'accouplement 18 ménagés dans le corps 9 du boîtier 2. La plaque 15 constituant le porte-lentille 14 présente, dans sa partie centrale, un passage traversant 19 dans lequel est montée une lentille optique 20 de telle sorte que l'axe optique de cette lentille 20 corresponde à l'axe optique du capteur optique 6 de la puce 3. Les doigts 17 et les trous correspondants 18, qui sont formés par exemple à mi-distance entre le passage central 19 du portelentille 14 et la périphérie de la face 10 du corps 9, sont répartis périphériquement. Dans un exemple, on peut avantageusement prévoir quatre doigts 17 et les trous correspondant 18. Pour fixer le porte-lentille sur le boîtier 2, une couche de colle 21 est interposée entre la face avant 10 du boîtier 2 et la face arrière 16 de la plaque 15. Pour fabriquer le dispositif semi-conducteur optique 1, on peut procéder de la manière suivante. On fabrique un boîtier semi-conducteur optique 2 par exemple en injectant la matière devant constituer le corps 9 dans un moule d'injection présentant dans sa cavité des parties en saillie localisées aux endroits des trous borgnes 18 à réaliser et on fabrique le portelentille 14 par exemple en une matière thermoplastique dans un moule d'injection dont la cavité présente des trous pour la réalisation des doigts 17 à fabriquer. On dépose une couche de colle sur la périphérie de la face avant 10 du boîtier 2 et/ou sur la face arrière 16 du porte-lentille 14. On installe le porte-lentille 14 sur le boîtier 2 en engageant les doigts 17 dans les trous borgnes 18 complémentaires, qui s'accouplent dans la direction de l'axe optique du capteur 6 et des surfaces d'appui 10 et 16 en vis-à-vis, et on les maintient jusqu'à ce que la couche de colle 21 soit prise. La lentille optique 20 peut soit être montée dans une position déterminée dans le passage 19 du porte-lentille 14, soit être installée dans ce passage 19 par l'intermédiaire d'une bague, cette bague étant de préférence vissée dans le passage 19 de façon à régler la distance entre la lentille 20 et le capteur optique 6 de la puce 3. La lentille 20 ou cette bague munie de cette lentille peuvent être montées soit avant soit après l'assemblage de ce du porte-lentille 14 sur le boîtier 2. Grace aux doigts 17 et aux trous 18 d'accouplement, le positionnement du porte-lentille 14 sur le boîtier 2, et en conséquence celui de la lentille optique 20 par rapport au capteur optique 6 de la puce 3, peuvent être facilités et assurés avec précision. En se reportant à la figure 3, on peut voir qu'on a représenté un dispositif semi-conducteur optique 22 qui constitue une variante de réalisation de celui décrit en référence aux figures 1 et 2. Son boîtier semi-conducteur optique 24 se différencie du boîtier semi-conducteur 2 des figures 1 et 2 uniquement par le fait que sa face frontale 25 ne comprend plus les trous borgnes 18 de l'exemple précédent. Son porte-lentille 26 se différencie du porte-lentille 14 du dispositif semi-conducteur optique 1 uniquement par le fait que sa face arrière 27 ne comprend plus les doigts 17 mais présente un rebord ou épaulement périphérique arrière 28 de positionnement, incliné de façon à venir s'ajuster sur le flanc incliné 29 du boîtier 24 adjacent à sa face frontale 25. Une couche de colle 28a interposée entre l'épaulement 28 et le flanc incliné 29 permet de fixer le portelentille 26 sur le boîtier 24. Ayant fabriqué le boîtier semi-conducteur optique 24 et le porte-lentille 26, on dépose une couche de colle sur la périphérie de la face frontale 25 du boîtier 24 et/ou sur le flanc incliné 29 de ce dernier et/ou sur la face arrière 27 du porte-lentille 26 et/ou sur la face intérieure de son rebord périphérique 28 et on accouple le portelentille 26 au le boîtier 24 dans la direction de l'axe optique du capteur optique 6 de la puce 3 et on les maintient jusqu'à ce que la couche de colle 28a soit prise. En se reportant à la figure 4, on peut voir qu'on a représenté un dispositif semi-conducteur optique 30 qui comprend, comme dans les exemples précédents, un boîtier semi-conducteur optique 31 et un porte-lentille 32 qui lui est accouplé. Dans cet exemple, le boîtier semi-conducteur optique 31 comprend une plaque support et de connexion électrique 33, une bague 34 carrée collée sur une face frontale de la plaque 33 et une vitre 35 dont la périphérie est en appui et collée sur le bord intérieur d'extrémité de la bague 34, de telle sorte qu'une cavité 36 est déterminée entre la plaque 33 et la vitre 35 et périphériquement par la bague 34. Une puce de circuits intégrés 37 est disposée dans la cavité 36, sa face arrière étant par exemple collée sur la plaque 33 et sa face avant présentant un capteur optique 38. Des fils de connexion électrique 39 permettent de relier électriquement la puce 37 et la plaque 33 dans la cavité 36. Le porte-lentille 32 est comparable au porte-lentille 14 décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2. Sa face arrière 40 présente des doigts en saillie vers l'arrière 41 qui sont engagés dans des trous borgnes 42 prévus dans la face frontale 43 de la bague 34 du boîtier semi-conducteur optique 31, entre le bord périphérique de la vitre 35 et son bord périphérique. Comme dans l'exemple décrit en référence aux figures 1 et 2, ayant fabriqué le boîtier semi-conducteur optique 31 en prévoyant les trous borgnes 42 et ayant fabriqué le porte-lentille 32 en prévoyant les doigts 41 correspondant, on dépose une couche de colle sur la face frontale 43 de la bague 34 du boîtier semi-conducteur optique 31 et/ou sur la face arrière 40 du porte outil 32, on accouple le portelentille 32 au boîtier semi-conducteur optique 31 en engageant les doigts 41 dans les trous borgnes 42 de positionnement, dans le sens de l'axe optique du capteur optique 38 et on maintient l'appui jusqu'à ce que la couche de colle 43 soit prise. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif semi-conducteur optique comprenant un boîtier renfermant une puce de circuits intégrés présentant sur une face avant un capteur optique, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un porte-lentille (14,26, 32) rapporté sur ledit boîtier (2,24, 31) et présentant un passage (19) dans lequel est installée une lentille optique (20) disposée en face dudit capteur optique (6), ledit boîtier et ledit porte-lentille comprenant des parties complémentaires d'accouplement (17,18 ; 28,29 ; 41,42) permettant le positionnement de l'un par rapport à l'autre et des surfaces d'appui de l'un sur l'autre (10,16 ; 25,27 ; 40,43). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites parties complémentaires d'accouplement (17,18 ; 28, 29 ; 41,42) s'accouplent dans la direction de l'axe optique dudit capteur et des surfaces d'appui en vis-à-vis. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdites surfaces d'appui (10,16 ; 25,27 ; 40,43) dudit boîtier et dudit porte-lentille sont collées l'une sur l'autre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites surfaces d'appui (10, 16 ; 25,27 ; 40,43) s'étendent perpendiculairement à la direction de l'axe optique dudit capteur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites parties complémentaires d'accouplement (17,18 ; 28,29 ; 41,42) comprennent respectivement des parties en saillie et des parties en creux rentrant les unes dans les autres. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites parties en saillie et lesdites parties en creux (17,18 ; 28,29 ; 41,42) sont formées dans ou comprennent lesdites surfaces d'appui. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites parties complémentaires d'accouplement comprennent respectivement des doigts (17,41) pénétrant dans des trous (18,42). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites parties complémentaires d'accouplement comprennent respectivement une partie périphérique en saillie (28) et des flancs (29) engagés dans cette partie périphérique. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite partie périphérique en saillie est prévue sur ledit portelentille et est évasée et lesdits flancs sont prévus sur ledit boîtier et sont en appui sur cette partie périphérique en saillie. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit boîtier comprend un corps d'encapsulation (9) de ladite puce (3), en une matière transparente. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ledit boîtier comprend une partie annulaire (34 et une vitre (35) fixée sur cette partie annulaire, lesdites parties d'accouplement (41,42) dudit boîtier étant réalisées sur cette partie annulaire et extérieurement à la périphérie de cette vitre.