INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Lors de cette étape, on vient recouvrir intégralement (pleine plaque) la face arrière de la structure par la résine 19. La résine 19 est, par exemple, une résine époxy, du parylène, ou un autre polymère électriquement isolant. Dans cet exemple, la résine 19 est déposée sur et en contact avec la face arrière du substrat semiconducteur 11. La résine présente par exemple une épaisseur sensiblement uniforme sur toute la surface arrière du substrat 11. A titre d'exemple, la résine 19 est initialement déposée sous forme liquide ou visqueuse, puis durcie, par exemple par recuit.
La résine 19 présente de préférence une épaisseur relativement importante de façon à rigidifier la structure, afin qu'elle puisse subir des étapes ultérieures, notamment de découpe, avec un risque de casse limité. A titre d'exemple, la couche de résine 19 présente une épaisseur supérieure à 70 µm.
La illustre, par une vue en coupe, une étape de formation de tranchées de découpe 21 à partir de la face avant de la structure illustrée en (c'est-à-dire la face inférieure dans l'orientation de la ).
Les tranchées 21 s'étendent entre les circuits 13 de sorte que chaque circuit 13 soit séparé latéralement de ses voisins par des tranchées 21. A titre d'exemple, chaque circuit 13 est entièrement délimité ou entouré, latéralement, par des tranchées 21. Les tranchées 21 peuvent, par exemple, en vue de dessus, former une grille continue s'étendant entre les circuits intégrés 13.
Dans l'exemple représenté, les tranchées 21 s'étendent verticalement, depuis la face avant de la structure (c'est-à-dire la face supérieure dans l'orientation de la ), plus précisément depuis la face supérieure de l'empilement 15. Les tranchées 21 traversent toute l'épaisseur de l'empilement 15 et du substrat 11, et une partie de l'épaisseur de la résine 19. Les tranchées 21 s'interrompent dans la couche de résine 19, sans la traverser entièrement.
Ainsi, à l'issue de l'étape de formation des tranchées 21, chaque circuit intégré 13 est isolé électriquement mais solidaire mécaniquement des circuits intégrés 13 voisins.
est une vue de dessus de deux faisceaux électrochimiques connectés en parallèle à un couvercle.
est une vue selon la coupe A-A de la .
est une vue en perspective de l’élément après pliage des pièces de connexion des deux faisceaux électrochimiques des figures 8 et 9. D escription des modes de réalisation de l'invention
Le faisceau électrochimique :
Les constituants du faisceau électrochimique vont maintenant être décrits en détail et en relation avec la . Le faisceau électrochimique est un assemblage comprenant une alternance d’au moins une électrode positive (+) et d’au moins une électrode négative (-) séparées par un séparateur (S). On superpose ladite au moins une électrode positive, ledit séparateur et ladite au moins une électrode négative pour obtenir le faisceau électrochimique (F). Sur la , ne sont représentés qu’une seule électrode positive, qu’un seul séparateur et qu’une seule électrode négative mais il est entendu que cette alternance peut être répétée pour obtenir un faisceau comprenant une pluralité d’électrodes positives et une pluralité d’électrodes négatives, chaque électrode positive étant séparée d’une électrode négative par un séparateur. Chaque électrode positive (respectivement négative) est une plaque de forme globalement rectangulaire constituée d’un collecteur de courant revêtu sur l’une ou sur ses deux faces d’une couche d’une composition de matière active positive (respectivement négative). Le collecteur de courant est un feuillard métallique ajouré ou non. Il peut être en cuivre ou en alliage de cuivre pour l’électrode négative et en aluminium ou en alliage d’aluminium pour l’électrode positive dans le cas d’un élément de type lithium-ion. Une portion de la surface du feuillard dépassant du bord du feuillard n’est pas revêtue d’une couche de composition de matière active. Cette portion est nommée « tête de plaque » (1, 2) dans ce qui suit. Elle est utilisée pour la soudure de la plaque à la pièce de connexion.
Selon un mode préféré de réalisation, ladite au moins une tête de plaque positive et ladite au moins une tête de plaque de l’électrode négative sont situées sur le même bord du faisceau électrochimique, en l’occurrence sur le bord supérieur des plaques sur la . Cette disposition facilite la connexion de ladite au moins une électrode positive et de ladite au moins une électrode négative aux deux bornes de sortie de courant sur une même paroi, généralement la paroi du couvercle de l’élément. La position de ladite au moins une tête de plaque positive sur le bord du faisceau électrochimique est décalée par rapport à celle de ladite au moins une tête de plaque négative de sorte qu’après superposition de ladite au moins une plaque positive sur ladite au moins une plaque négative, la tête de plaque positive n’est pas masquée par la tête de plaque négative. Ainsi, chaque tête de plaque positive ou négative est accessible pour effectuer la soudure à la pièce de connexion de polarité correspondante. Dans un souci de faciliter la compréhension de la structure du faisceau, les têtes de plaques de la ont été représentées le plus écartées possible sur le bord supérieur mais elles peuvent être plus resserrées comme le montre la .
La montre schématiquement une vue en perspective d’un assemblage de format parallélépipédique (F) d’une pluralité de plaques positives et d’une pluralité de plaques négatives, chaque plaque positive et chaque plaque négative étant séparée par un séparateur. Les têtes de plaque positive (1) et négative (2) dépassent de l’assemblage et sont visibles sur la face avant de la figure. La superposition des têtes des plaques positives (respectivement négatives) présente une certaine épaisseur e+, (respectivement e-) sensiblement égale à l’épaisseur du faisceau électrochimique.
Les faces du faisceau électrochimique sont de préférence entourées d’un film polymérique isolant électrique de manière à isoler électriquement le faisceau du conteneur dans lequel le faisceau sera ultérieurement placé. La ou les têtes de plaque(s) positive(s) et négative(s) ne sont néanmoins pas entourées d’un tel film de manière à pouvoir rester accessibles pour les opérations de fixation aux pièces de connexion électrique positive et négatives.
La pièce de connexion
La pièce de connexion est obtenue en superposant une pluralité de feuillards métalliques de longueurs différentes. Le métal du feuillard peut être choisi parmi le cuivre ou les alliages de cuivre, l'aluminium ou les alliages d'aluminium, le nickel ou les alliages de nickel, l'acier et l'inox. La pièce de connexion positive, c’est-à-dire celle reliant ladite au moins une plaque positive à la borne positive de sortie de courant est de préférence en aluminium ou en alliage à base d’aluminium. La pièce de connexion négative, c’est-à-dire celle reliant ladite au moins une plaque négative à la borne négative de sortie de courant est de préférence en cuivre ou en alliage à base de cuivre.
La pièce de connexion électrique positive ou négative est généralement constituée de la superposition de 2 à 30 feuillards métalliques, de préférence de 5 à 20 feuillards. L’épaisseur de chacun des feuillards métalliques va de 0,1 mm à 0,4 mm, de préférence de 0,1 mm à 0,2 mm. Typiquement, la pièce de connexion positive est constituée de la superposition de 5 à 9 feuillards d’aluminium présentant chacun une épaisseur allant de 0,1 à 0,3 mm, de préférence 7 feuillards d’aluminium présentant chacun une épaisseur d’environ 0,2 mm. Typiquement, la pièce de connexion négative est constituée de la superposition de 6 à 10 feuillards de cuivre présentant une épaisseur allant de 0,1 à 0,3 mm, de préférence 8 feuillards de cuivre présentant chacun une épaisseur d’environ 0,1 mm.
La pièce de connexion comporte deux parties dans chacune desquelles des portions des feuillards sont fixées les unes aux autres. Ces portions de feuillards peuvent être fixées par soudure laser ou par soudure aux ultra-sons ou par soudure par résistance ou par soudure par induction. L’opération de soudure de ces deux portions des feuillards permet d’une part d’augmenter la rigidité de ces deux portions, ce qui facilite l’opération ultérieure de soudure de ces deux portions aux têtes de plaques et aux bornes de sortie de courant. Elle rend d’autre part les feuillards solidaires entre eux de sorte que la pièce de connexion ne forme qu’une seule pièce après soudure de ces deux portions. Le fait que les différents feuillards ne constituent qu’une seule pièce permet de ne pas alourdir la gestion des stocks des différents constituants de l’élément. Dans chacune de ces deux parties, les portions des feuillards fixées les unes aux autres sont de préférence de longueurs identiques. Une première de ces deux parties est destinée à être connectée à ladite au moins une tête de plaque positive ou négative. La seconde de ces deux parties est destinée à être connectée à une borne de sortie de courant positive ou négative. Ces deux parties ne sont pas nécessairement de longueurs égales. Leurs longueurs respectives sont adaptées aux dimensions des têtes de plaques et aux dimensions des pieds des bornes de sortie de courant.
Une partie coudée relie les deux parties dans lesquelles des portions des feuillards sont fixées les unes aux autres. Dans cette partie coudée, les feuillards ne sont pas fixés les uns aux autres. Ils sont libres de se déformer. Ils sont de longueurs différentes. La longueur des feuillards augmente au fur et à mesure que la position du feuillard se rapproche de l’extérieur du coude. La longueur variable des feuillards dans la partie coudée permet de faciliter l’opération de pliage de la pièce de connexion. On estime à de 50 à 70 % la réduction de l’effort déployé pour plier la pièce de connexion par rapport à l’effort qu’il serait nécessaire d’appliquer si la pièce de connexion était constituée d’une seule lame métallique de même épaisseur que l’épaisseur totale de la pluralité de feuillards. La flexibilité apportée par la partie coudée permet de réduire le risque de cassure ou d’endommagement de la pièce de connexion. Le pliage peut être réalisé à la main par un opérateur ou de manière automatique par une machine. L’emploi d’outil ou de cale n’est pas requis. La longueur totale L i d’un feuillard i peut par exemple être déterminée en utilisant la relation suivante : L i = B + π (A/2 + E i . D i ) + C où A représente la distance entre les deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres en considérant le feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude, pour un pliage de la pièce de connexion à 180°; B représente la longueur de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres ; C représente la longueur de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres ; D i représente l’épaisseur du feuillard i ; E i représente la position du feuillard i, la valeur i=0 étant attribuée au feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude. On pourra se référer au schéma de la .
La représente schématiquement une vue en coupe d’une pièce de connexion (3) coudée à 90° avant soudure des deux portions des feuillards superposés. Sur cet exemple, on peut noter que la pièce de connexion résulte de la superposition de six feuillards et que la longueur du feuillard augmente au fur et à mesure que la position du feuillard se rapproche de l’extérieur du coude.
La représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion (3) coudée à 90° après soudure des deux portions (4, 5) des feuillards superposés et avant mise en place et fixation de la pièce de connexion dans l’élément électrochimique. Dans les portions droites du feuillard, les feuillards sont solidaires les uns des autres en raison de la soudure. On note l’aspect en forme de goutte d’eau de la partie coudée (6) de la pièce de connexion.
La représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion (3) après sa mise en place et sa fixation dans l’élément. Dans cette configuration, la pièce de connexion est pliée à 180°. Les portions du feuillard qui ne sont pas pliées (4, 5) sont soudées à ladite au moins une tête de plaque positive ou négative et à la borne de sortie de courant positive ou négative (non représentées). La partie coudée (6) forme un demi-cercle.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux exemples de dimensions et de matériaux mentionnés ci-dessus.
En outre, l'étape de la de report de la structure de la sur un support 109 peut être omise. Dans ce cas, les couches 219 et 211 et le substrat 213 de la structure de la , ainsi que la couche adhésive 221, sont reportés directement sur la face supérieure de la structure de la .
Dispositif de couplage pour fibres optiques à cœur creux comprenant un élément de couplage L’invention relève du domaine des fibres optiques microstructurées à cœur creux à couplage inhibé et plus particulièrement celui des coupleurs à fibres optiques à cœur creux.
Un coupleur à fibres optiques a pour objectif de transférer, avec un minimum de pertes optiques, un rayonnement guidé dans le cœur d’une fibre vers celui d’une autre fibre. Il est connu de réaliser un coupleur en juxtaposant deux fibres optiques et en rapprochant les cœurs des deux fibres par diverses techniques (polissage par exemple). Ainsi, les gaines optiques des deux fibres se recouvrent et une partie de la lumière propagée dans une première fibre optique se propage dans une deuxième fibre optique. Le procédé le plus courant pour réaliser un coupleur consiste à fusionner une section latérale polie de chaque fibre.
Les fibres microstructurées à cœur creux peuvent être séparées en deux catégories principales : les fibres à guidage à bande interdite (HC-PCF-PBG pour Hollow-Core ; Photonic-Cristal-Fiber ; Photonic BandGap en anglais) et les fibres à couplage inhibé (HC-PCF-IC pour Hollow-Core ; Photonic-Cristal-Fiber ; Inhibited Coupling en anglais). Ces types de fibre possèdent de nombreux avantages pour une utilisation dans des gyromètres notamment : elles présentent de faibles pertes, il est théoriquement possible de transférer la lumière du cœur de la fibre à un élément résonant de la gaine micro-structurée, ou inversement, de l’élément résonant à un cœur guidant. De même, ce type de fibres montre une fuite de lumière depuis son cœur avec une distribution azimutale et une dépendance de polarisation bien particulière. Cependant, il n’existe actuellement pas de coupleur dont la performance soit comparable à celle des coupleurs utilisant des fibres solides conventionnelles.
Des coupleurs de fibre à bande interdite HC-PCF-PBG sont à l’étude (voir Xu, Z. et al., Design of single-polarization coupler based on dual-core photonic band-gap fiber implied in resonant fiber optic gyro. Optics Communications, 380, 302-309, (2016)). Cependant, leur réalisation est extrêmement complexe en raison même du principe de guidage. En effet le guidage dans les fibres PCF-PBG est provoqué par l’existence de bandes interdites photoniques créées par la périodicité de la structure de la gaine microstructurée. Ici, le guidage est réalisé dans un défaut de périodicité (le cœur) qui est d’indice n 1 inférieur à celui de la gaine. Les fibres HC-PCF-PBG possèdent des cœurs creux (section transverse d’air, indice n 1 =1). Ce guidage est donc différent de celui des fibres optiques classiques ou à gaines microstructurées PCF à cœur solide où le guidage et le confinement de la lumière dans le cœur est provoqué par la réflexion totale interne entre le cœur d’indice n 1 et la gaine microstructurée possédant un indice moyen n 2eff inférieur à n 1 .
Ainsi, réaliser un coupleur utilisant des fibres PCF-PBG suppose de travailler la gaine microstructurée de façon à supprimer une section sans altérer l’intégrité physique de la gaine ni ses propriétés optiques. Le but étant de rapprocher les cœurs à une distance de l’ordre de la longueur d’onde d’intérêt (~1 micron) pour recouvrir le champ évanescent des deux modes du cœur des deux fibres creuses à coupler. Concrètement, il est très difficile de modifier la structure de la gaine microstructurée de manière à rapprocher suffisamment les deux cœurs, sans trop impacter la qualité de la fibre et le confinement par PBG.
Alternativement, les fibres IC sont des fibres optiques qui présentent des parois de cœur à courbure négative, offrant une faible atténuation, une capacité à conserver la polarisation, des modes de cœur d’une dimension relativement grande, un chevauchement spatial très faible entre le mode de cœur et la paroi en silice du cœur et une efficacité de couplage dépassant 90% (voir Debord, B. et al . Hollow-Core Fiber Technology: The Rising of “Gas Photonics”. Fibers 2019, 7, 16. ). Dans une fibre à cœur creux HC-PCF de type IC, le mode de cœur et le mode de gaine ayant le même indice effectif, la lumière se propageant dans le cœur pourrait donc théoriquement se propager dans la gaine. Cependant, le confinement et le guidage du mode de cœur dans ces fibres est basé sur l’inhibition entre couplage du mode de cœur et du mode de la gaine, cette inhibition étant obtenue par la structure de la gaine microstructurée et celle du contour du coeur. En d’autres termes, le produit scalaire entre le champ électrique du mode de cœur |ϕ coeur 〉 et celui du mode de la gaine |ϕ gaine 〉 est très faible. Le terme de couplage entre ces deux modes peut être réduit en ayant une faible intersection spatiale entre les champs |ϕ coeur 〉 et |ϕ gaine 〉 ou par un fort décalage entre la phase spatiale transverse du mode de cœur et celui du mode de la gaine. Ce confinement n’existant que pour certaines gammes de longueurs d’onde, on observe alors des discontinuités dans la courbe de dispersion d’indice et donc dans la courbe de transmission.
La figure 1A présente une courbe des pertes par propagation en fonction de la longueur d’onde d’une fibre typique HC-PCF de type IC connue de l’art antérieur et illustrée en figure 1B. La structure de cette fibre est appelée HC-PCF-IC-SR-TL car la gaine microstructurée GMS comprend une pluralité de motifs tubulaires (« Tubular Lattice » ou TL en anglais) -typiquement en silice- agencés autour du cœur creux C en un unique anneau (« Single Ring » ou SR en anglais). Dans l’exemple illustré, l’épaisseur de paroi des motifs tubulaires vaut . Comme expliqué précédemment, on observe en figure 1A des discontinuités dans la courbe de pertes par propagation. On observe que les longueurs d’onde comprises dans la gamme Zcf présentent des pertes très faibles car il existe une faible intersection spatiale entre les champs |ϕ coeur 〉 et |ϕ gaine 〉 ou un fort décalage entre la phase spatiale transverse du mode de cœur et celui du mode de la gaine. Les longueurs d’onde comprise dans cette gamme Zcf peuvent donc être guidées au sein du cœur C sur de longues distances. La courbe de la figure 1A illustre un exemple de longueur d’onde pouvant être guidée par la fibre de la . A l’inverse, les longueurs d’onde comprises dans la gamme Zcp présentent des pertes beaucoup plus élevées car il existe un couplage important entre des modes de gaine et le mode de cœur et ne peuvent donc pas efficacement être guidées.
Il est connu que les fibres possédant une gaine microstructurée de ce type présentent des champs de fuites particuliers qui dépendent de la structure de la gaine microstructurée. Coupler deux fibres de types HC-PCF de type IC requiert de les rapprocher suffisamment et de régler leur orientation azimutale respective pour qu’il existe un recouvrement des champs de fuite des fibres dans le coupleur. Plus précisément, le mécanisme de couplage est basé sur la fuite d’une fibre « vers » l’autre fibre et vice-versa. Afin de réaliser un coupleur, le choix d’une longueur d’onde de fonctionnement résulte d’un compromis entre l’intensité des champs de fuite (donc l’efficacité de couplage) et les pertes par propagation.
Il est connu du document CN108549128A de réaliser un coupleur basé sur deux fibres optiques à cœur creux à couplage inhibé, les deux cœurs étant séparé par une section vide. Cette section vide est obtenue par polissage de la gaine externe et la gaine microstructurée. Elle constitue le principal canal de fuite permettant le couplage d’un rayonnement guidé par une fibre vers l’autre fibre lorsqu’il existe un recouvrement entre le canal de fuite respectif de chaque fibre. Cependant, de manière critique, ce mode de réalisation nécessite une distance de rapprochement des cœurs (ou distance interstitielle) inférieure à la longueur d’onde afin d’assurer un recouvrement suffisant entre le canal de fuite principal des deux fibres et ainsi permettre un couplage efficace. Si la distance entre les deux cœurs est trop importante, le recouvrement maximal entre les champs de fuite que l’on peut obtenir en ajustant les orientations azimutales des deux fibres sera fortement diminué, tout comme l’efficacité de couplage. En contrepartie, obtenir une distance de rapprochement la plus faible possible nécessite de polir une section importante de la gaine microstructurée des deux fibres, ce qui peut fortement dégrader les performances des fibres optiques dans le coupleur. De plus, la distance de rapprochement est aussi limitée par la gaine externe qui entoure la gaine microstructurée. En pratique, il n’est donc pas possible de diminuer la distance interstitielle au-delà d’une certaine valeur. L’efficacité de couplage de ce dispositif est donc limitée par ces contraintes.
L’invention vise à pallier certains des problèmes précités de l’art antérieur à l’aide d’un coupleur pour fibres optiques à cœur creux à couplage inhibé présentant un élément couplant agencé entre le cœur de chaque fibre, l’élément couplant comprenant dont la position, le matériaux et la géométrie sont adaptés pour créer un canal de fuite permettant un couplage du rayonnement guidé par une fibre vers l’autre fibre.
A cet effet, un objet de l’invention un dispositif de couplage pour fibres optiques comprenant : une première fibre optique à cœur creux à couplage inhibé comprenant une première gaine microstructurée comprenant une pluralité de premier motif tubulaire confinant, répartis en anneau et entourant, au moins partiellement, un premier cœur de manière à confiner au moins un rayonnement à une longueur d’onde dans ledit premier cœur, une deuxième fibre optique à cœur creux à couplage inhibé, comprenant une deuxième gaine microstructurée comprenant une pluralité de deuxième motif tubulaire confinant, répartis en anneau et entourant, au moins partiellement, un deuxième cœur de manière à confiner ledit rayonnement lumineux dans ledit deuxième cœur, un élément couplant agencé entre le premier et le deuxième cœur, ledit élément couplant comprenant au moins un motif tubulaire couplant compris au moins partiellement dans ladite première gaine microstructurée et/ou ladite deuxième gaine microstructurée et présentant une épaisseur de paroi dite épaisseur de couplage et un indice de matériau dit indice de couplage, un agencement de l’élément couplant, l’épaisseur de couplage et l’indice de couplage étant adaptés de manière à créer un canal de fuite pour ladite longueur d’onde permettant un couplage du rayonnement guidé par la première fibre optique vers la deuxième fibre optique et/ou de la deuxième fibre optique vers la première fibre optique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque motif tubulaire couplant présente une épaisseur de couplage et un indice de couplage tels que , , avec .
Selon un mode de réalisation de l’invention, les motifs tubulaires couplant sont agencés de sorte qu’une distance D 12 entre le centre d’un motif tubulaire couplant et un motif tubulaire couplant adjacent soit inférieure à ladite longueur d’onde