Brevet FR3084479A1 — publié le 20200131

Dispositif électronique et assemblage, incluant des guides d'ondes optiques La présente invention concerne le domaine des dispositifs électroniques et assemblages incluant des guides d'ondes optiques. Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif électronique qui comprend une puce électronique incluant au moins un guide intégré d'ondes optiques présentant une portion d'extrémité qui s'étend parallèlement à une face de la puce et selon une direction spécifique et pourvue d'une rainure locale adjacente à ladite portion d'extrémité du guide d'ondes optiques et s'étendant selon ladite direction spécifique. Le dispositif électronique comprend en outre un câble optique allongé incluant au moins un guide d'ondes optiques et présentant une partie d'extrémité qui est au moins en partie engagée dans ladite rainure locale et s'étend parallèlement à ladite direction spécifique, dans une position telle que le guide d'ondes optiques du câble optique est couplé optiquement au guide d'ondes optiques de la puce, par un couplage latéral dans la zone de ladite rainure locale. Ainsi, le montage du câble optique sur la puce est mécaniquement très résistant et l'encombrement du dispositif électronique dans le sens de l'épaisseur de la puce est réduit. Le câble optique peut être fixé à la puce par l'intermédiaire d'une couche de colle interposée entre la puce et la portion d'extrémité du câble optique. Le dispositif électronique peut comprendre un élément de maintien monté au-dessus de la puce et de la portion d'extrémité du câble optique. Ledit élément de maintien peut comprendre une rainure dans laquelle la portion d'extrémité du câble optique est au moins en partie engagée. 2 Une couche de colle peut être interposée entre l'élément de maintien et la portion d'extrémité du câble optique. La puce peut comprendre une plaquette de base incluant ledit guide intégré d'ondes optiques et une couche avant incluant un réseau 5 de connexions électriques, ladite rainure étant aménagée dans cette couche avant. Le dispositif peut comprendre une plaque de substrat en regard de la puce et s'étendant au-dessus de ladite partie d'extrémité du câble optique, à l'opposé de ladite rainure de la puce. 10 Ladite plaque de substrat peut présenter une rainure dans laquelle la portion d'extrémité du câble optique est au moins en partie engagée. Une couche de colle peut être interposée entre la plaque de substrat et la portion d'extrémité du câble optique. 15 Ladite plaque de substrat peut inclure un réseau de connexions électriques, des éléments de connexion électrique étant interposés ente la puce et la plaque de substrat. Le guide d'ondes optiques lumineuses du câble optique peut inclure un coeur longitudinal intégré et, dans un module terminal, un 20 coeur intégré dont une extrémité est jointe axialement à l'extrémité correspondante de coeur longitudinal et dont l'autre extrémité ou une portion d'extrémité affleure un côté du module situé du côté de la portion d'extrémité du guide d'ondes optiques de la puce. Il est également proposé un assemblage qui comprend un 25 dispositif électronique tel que défini ci-dessus et qui comprend un boîtier extérieur à l'intérieur duquel est logé le dispositif électronique. Le câble optique peut comprendre un connecteur optique monté sur une paroi du boîtier de sorte à permettre une ou des connexions optiques extérieures du dispositif électrique au travers de cette paroi. 30 L'assemblage peut comprendre un câble de connexion électrique pourvu à une extrémité d'un connecteur électrique relié au dispositif électrique à son autre extrémité d'un connecteur électrique qui est monté sur une paroi latérale du boîtier, de sorte à permettre une ou des connexions électriques extérieures du dispositif électrique au travers de cette paroi. Un dispositif électronique et un assemblage vont maintenant être décrits à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par le dessin dans 5 lequel - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un dispositif électronique, longitudinalement à un câble optique ; - la figure 2 représente une coupe transversale du dispositif électronique de la figure 1, transversalement à une partie 10 d'extrémité du câble optique ; et - la figure 3 représente une coupe longitudinale d'un assemblage incluant le dispositif électronique de la figure 1 Un dispositif électronique 1 illustré sur les figures 1 et 2 comprend une puce électronique 2 qui comprend une plaquette de base 15 3, par exemple en silicium, pourvue, du côté d'une face avant 4, de composants électroniques intégrés 5 et d'un guide intégré 6 d'ondes optiques ou lumineuses. Le guide d'ondes optiques 6 présentent une portion d'extrémité 7, avantageusement rectiligne, qui est adjacente à la face avant 4. La portion d'extrémité 7 est avantageusement située 20 dans une zone proche d'un côté 8 de la puce 2 et s'étend par exemple perpendiculairement à ce côté 8, selon une direction dite longitudinale. La puce électronique 2 comprend une couche avant 9 formée au-dessus de la face avant 4 et pourvue d'un réseau intégré de connexions électriques 10 pour relier les composants électroniques 5 à des plots 25 avant de connexion électrique d'une face avant 10 de la couche avant 9. Le guide d'ondes optiques 6 est connecté à au moins certains des composants électroniques 5 de sorte que des signaux transportés par des ondes optiques entrantes sont transformés en des signaux électriques et/ou que des signaux électriques issus d'au moins certains des 30 composants électroniques 5 sont transformés en des signaux optiques transportés par des ondes optiques sortantes. Dans la couche avant 9 de la puce 2 est aménagée une rainure locale 12 qui est située au-dessus de la zone dans laquelle est située la portion d'extrémité 7 du guide d'ondes optiques 6 et adjacente à la 4 portion d'extrémité 7. La rainure s'étend en profondeur jusqu'à la face 4 de la plaquette de base 3. La rainure locale 12 s'étend, selon une direction dite longitudinale, parallèle à la face 4 de la plaquette de base 3 et parallèle à la portion terminale 7 du guide d'ondes optiques 6 de la 5 puce 2. La rainure locale 12 s'étend avantageusement depuis le bord latéral 8 de la puce 2 et perpendiculairement à ce bord latérale 8. Le dispositif électronique 1 comprend un câble de connexion optique allongé 13, généralement souple, qui comprend un guide d'ondes optiques lumineuses 13a qui inclut un coeur longitudinal intégré 10 14 et, dans un module terminal 15, un coeur intégré 15a dont une extrémité est jointe axialement à l'extrémité correspondante de coeur 14 et dont l'autre extrémité ou une portion d'extrémité affleure un côté 15b du module 15 situé du côté du fond de la rainure locale 12, c'est-à-dire du côté de la portion d'extrémité 7 du guide d'ondes optiques 6 de la 15 puce 2. Le coeur 15a du module terminal 15 peut être en un polymère. Une partie d'extrémité 16 du câble optique 13, incluant au moins en partie le module terminal 15, est engagée à plat et fixée dans la rainure locale 12. La partie d'extrémité 16 du câble optique 13 s'étend parallèlement aux faces avant 4 et/ou 9, au fond de la rainure locale 12 20 et aux flancs opposés de cette rainure 12, selon la direction longitudinale précitée de la rainure 12. Le guide d'ondes optiques 13a du câble optique 13 est couplé optiquement, via le module terminal 15, à la portion d'extrémité 7 du guide d'onde optique 6 de la puce 2, par un couplage latéral dans la zone de la rainure locale 12. 25 La partie d'extrémité 16 du câble optique 13 est fixée dans la rainure locale 12 par l'intermédiaire d'une couche de colle 17 en une matière apte à être traversée par les ondes optiques. Selon une variante de réalisation, la puce 2 inclut une pluralité de guides intégrés d'ondes optiques 6, présentant des portions 30 d'extrémité 7 parallèles et voisines et reliées aux composants électroniques 5. Le câble optique 13 inclut une pluralité de guides d'ondes optiques 13a, incluant des coeurs 14 et 15a, disposés parallèlement sous la forme d'une nappe. La partie d'extrémité 16 du câble optique 13 est alors engagée à plat dans une rainure 5 correspondante 12. Les guides d'ondes optiques 13a du câble optique 13 sont respectivement couplés optiquement, via le module terminal 15, aux portions terminales 7 des guides d'ondes optiques 6 de la puce 2, par des couplages latéraux. 5 Le dispositif électronique 1 comprend en outre une plaque de substrat 18 qui est située en avant de la face avant 11 de la puce électronique 2 et qui présente une face arrière 19 en regard de la face avant 11 et une face avant 20. La plaque de substrat 18 inclut un réseau intégré 21 de connexions électriques d'une face à l'autre. 10 Le réseau de connexions électriques 10 de la puce 2 est relié au réseau de connexions électriques 21 de la plaque de substrat 18 par exemple par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique 22 interposés entre des plots de la face avant 11 et des plots de la face arrière 19. 15 La plaque de substrat 18 s'étend au-dessus de la partie d'extrémité 16 du câble optique 13, à l'opposé de la rainure 12, de sorte à contribuer au maintien de cette partie d'extrémité 16 Entre la partie d'extrémité 16 du câble optique 13 et la plaque de substrat 18 est interposée une couche de colle 23. 20 Au cas où la partie dépassante de la partie d'extrémité 16 du câble optique 13 présente une épaisseur supérieure à l'écart entre la puce 2 et la plaque de substrat 18, la plaque de substrat 18 est pourvue d'une rainure locale 24 dans laquelle est engagée cette partie dépassante, la couche de colle 23 étant interposée entre la partie 25 d'extrémité 16 du câble optique 13 et la rainure locale 24. Il résulte de ce qui précède que la portion d'extrémité 16 du câble optique 13 est prise en sandwich entre la puce 2 et la plaque de substrat 18, de sorte que la portion d'extrémité 16 est solidement fixée sur la puce 2. 30 Le dispositif électronique 1 comprend en outre une puce additionnelle 25 qui est située au-dessus de la face avant 11 de la puce 2, dans une zone exempte d'éléments de connexion électrique 22, et qui est reliée au réseau de connexions électriques 10 de la puce 2 par l'intermédiaire d'éléments de connexion électrique 26 interposés entre 6 des plots de la face avant de la puce 2 et des plots de la puce additionnelle 25. La plaque de substrat 18 est pourvue d'un évidement local 27 dans lequel est engagée avec jeu la puce additionnelle 25. Selon une 5 variante de réalisation représentée, l'évidement local 27 peut traverser complètement la plaque de substrat 18. Le dispositif électronique 1 comprend également une plaque de circuit imprimé 28 dont une face 29 est située en regard de la face 20 de la plaque de substrat 18 et est pourvue d'un circuit imprimé 30. Des 10 plots de connexion électrique 30 du réseau de connexions électriques 21 de la plaque de substrat 18 sont reliés au circuit imprimé 30 par des éléments de connexion électrique 31 interposés entre les faces 20 et 29. Selon une variante de réalisation (non représentée), la plaque de substrat 18 laisse un dégagement au-dessus d'une zone de la puce 2 15 incluant la partie d'extrémité 16 du câble optique 13 et la partie d'extrémité 16 du câble optique 13 est maintenue par un élément de maintien, indépendant de la plaque de substrat 18, fixé au-dessus de la face 11 de la puce 2 et passant au-dessus de la partie d'extrémité 16 du câble optique 13 Une couche de colle peut être interposée entre cet 20 élément de maintien et la partie d'extrémité 16 du câble optique 13. Comme illustré sur la figure 3, un assemblage 32 comprend le dispositif électronique 1 et un boîtier extérieur d'encapsulation 33 à l'intérieur duquel le dispositif électronique 1 est logé. La face 34 de la plaque de circuit imprimé 28, opposée à sa face 25 29, est fixée au-dessus d'une face intérieure 35 d'une paroi de base 36 du boîtier 33 par exemple par une couche de colle. Le câble optique 13 est pourvu, à son autre extrémité, d'un connecteur optique 37 qui est fixé sur une paroi latérale 38 du boîtier 33, de sorte à permettre une ou des connexions optiques extérieures du 30 dispositif électrique 1 au travers de cette paroi 38. Un câble de connexion électrique allongé 39, généralement souple, est pourvu à une extrémité d'un connecteur électrique 40 monté au-dessus de la face 29 de la plaque de circuit imprimé 28, sur une partie s'étendant au-delà d'un bord de la puce 2, et relié au circuit imprimé 30 7 et à son autre extrémité d'un connecteur électrique 41 qui est monté sur un paroi latérale 42 du boîtier 33, REVENDICATIONS1. Dispositif électronique comprenant une puce électronique (2) incluant au moins un guide intégré d'ondes optiques (6) présentant une portion d'extrémité (7) qui s'étend parallèlement à une face (4) de la puce et selon une direction spécifique et pourvue d'une rainure locale (12) adjacente à ladite portion d'extrémité (7) du guide d'ondes optiques et s'étendant selon ladite direction spécifique, et un câble optique allongé (13) incluant au moins un guide d'ondes optiques (13a) et présentant une partie d'extrémité (16) qui est au moins en partie engagée dans ladite rainure locale (12) et s'étend parallèlement à ladite direction spécifique, dans une position telle que le guide d'ondes optiques (13a) du câble optique (13) est couplé optiquement au guide d'ondes optiques de la puce, par un couplage latéral dans la zone de ladite rainure locale (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une couche de colle (17) est interposée entre la puce (2) et la portion d'extrémité (16) du câble optique (13). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant un élément de maintien (18) monté au-dessus de la puce (2) et de la portion d'extrémité (16) du câble optique (13). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ledit élément de maintien comprend une rainure dans laquelle la portion d'extrémité du câble optique est au moins en partie engagée. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel une couche de colle (23) est interposée entre l'élément de maintien (18) et la portion d'extrémité (16) du câble optique (13). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puce comprend une plaquette de base (3) incluant ledit guide intégré d'ondes optiques (6) et une couche avant (9) incluant un réseau de connexions électriques (10), ladite rainure (12) étant aménagée dans cette couche avant (9). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une plaque de substrat (18) en regard de la 9 puce et s'étendant au-dessus de ladite partie d'extrémité (16) du câble optique, à l'opposé de ladite rainure (12) de la puce. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la plaque de substrat (18) présente une rainure (24) dans laquelle la portion 5 d'extrémité (16) du câble optique (13) est au moins en partie engagée. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel une couche de colle (23) est interposée entre la plaque de substrat (18) et la portion d'extrémité (16) du câble optique (13). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, 10 dans lequel la plaque de substrat (18) inclut un réseau de connexions électriques (21), des éléments de connexion électrique (22) étant interposés ente la puce et la plaque de substrat. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le guide d'ondes optiques lumineuses (13a) du 15 câble optique (13) inclut un coeur longitudinal intégré (14) et, dans un module terminal (15), un coeur intégré (15a) dont une extrémité est jointe axialement à l'extrémité correspondante de coeur longitudinal (14) et dont l'autre extrémité ou une portion d'extrémité affleure un côté (15b) du module (15) situé du côté de la portion d'extrémité (7) du guide 20 d'ondes optiques (6) de la puce (2). 12. Assemblage comprenant un dispositif électronique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant un boîtier extérieur (33) à l'intérieur duquel est logé le dispositif électronique. 25 13. Assemblage selon la revendication 12, dans lequel le câble optique (13) comprend un connecteur optique (37) monté sur une paroi (38) du boîtier (33) de sorte à permettre une ou des connexions optiques extérieures du dispositif électrique (1) au travers de cette paroi. 14. Assemblage selon l'une des revendications 12 et 13, 30 comprenant un câble de connexion électrique (39) pourvu à une extrémité d'un connecteur électrique (40) relié au dispositif électrique (1) à son autre extrémité d'un connecteur électrique (41) qui est monté sur une paroi latérale (42) du boîtier (33), de sorte à permettre une ou 10 des connexions électriques extérieures du dispositif électrique (1) au travers de cette paroi.