PROCEDE DE FABRICATION DE CIRCUITS ELECTRONIQUES ET OPTOELECTRONIQUES METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC AND OPTOELECTRONIC CIRCUITS
La présente invention concerne un procédé de fabrication de circuits électroniques et optoélectroniques. Elle s'applique, en particulier, à la fabrication de circuit optoélectronique et, encore plus particulièrement, à l'amélioration du comportement thermique d'un émetteur laser à semi-conducteur. Premier aspect. Généralement, un sous-ensemble optique d'émission intègre l'électronique de commande nécessaire à la fourniture des courants et des tensions de polarisation du composant laser et le laser lui-même. Un tel assemblage peut prendre plusieurs formes différentes : support silicium ou autre semi-conducteur intégrant les lignes d'interconnexion entres les différents éléments, support silicium ou autre semi-conducteurs structurés ou les interconnexions sont réalisées à partir de fils. Dans une utilisation normale, le laser en fonctionnement dans un tel sous-ensemble voit sa température augmenter et varier suivant les conditions externes de température mais aussi suivant les conditions et le niveau d'injection électrique. Le fonctionnement à une température élevée entraîne les inconvénients suivants: - une durée de vie plus faible du laser - une variation de la longueur d'onde d'émission préjudiciable au fonctionnement des systèmes dans lesquels les lasers sont incorporés et - une saturation puis une diminution de la puissance émise qui n'est plus compensable par une augmentation du courant d'injection. C'est ainsi que la grande majorité des composants lasers notamment les lasers à émission par la tranche du type « Fabry-Perot » ou à contre réaction distribuée (DFB acronyme Anglais de distributed feedback) intègre un régulateur en température du type Peltier permettant à la fois de compenser les fluctuations de température et de maintenir une température de fonctionnement proche de la température ambiante (25°C). Cette solution introduit un coût significatif et une complexité supplémentaire dans le montage des composants lasers. De plus ces régulateurs en température sont de taille relativement importante et handicapent l'intégration et la miniaturisation des émetteurs aujourd'hui engagée dans l'industrie des télécommunications. Dans le cas des lasers à émission par la surface (en anglais Vertical Cavity Surface EmittingThe present invention relates to a method for manufacturing electronic and optoelectronic circuits. It applies, in particular, to the manufacture of optoelectronic circuits and, even more particularly, to the improvement of the thermal behavior of a semiconductor laser emitter. First aspect. Generally, an optical emission sub-assembly integrates the control electronics necessary for supplying the currents and bias voltages of the laser component and the laser itself. Such an assembly can take several different forms: silicon support or other semiconductor integrating the interconnection lines between the different elements, silicon support or other structured semiconductor where the interconnections are made from wires. In normal use, the laser operating in such a subassembly sees its temperature increase and vary according to the external temperature conditions but also according to the conditions and the level of electrical injection. Operation at a high temperature entails the following drawbacks: - a shorter lifetime of the laser - a variation in the emission wavelength detrimental to the operation of the systems in which the lasers are incorporated and - saturation then a decrease emitted power which is no longer compensable by an increase in the injection current. This is how the vast majority of laser components, in particular wafer emission lasers of the "Fabry-Perot" type or with distributed feedback (DFB acronym for distributed feedback) incorporates a Peltier type temperature regulator allowing the times to compensate for temperature fluctuations and maintain an operating temperature close to room temperature (25 ° C). This solution introduces significant cost and additional complexity into the assembly of the laser components. In addition, these temperature regulators are relatively large in size and hinder the integration and miniaturization of transmitters currently engaged in the telecommunications industry. In the case of surface emission lasers (in English Vertical Cavity Surface Emitting
Laser ou VCSEL), les mêmes types de problèmes énoncés plus haut sont rencontrés et sont souvent amplifiés notamment dans le cas des lasers à émission verticale à partir de matériaux quaternaires sur substrat InP pour les grandes longueur d'ondes d'émission (1.25μm à 1 , 65μm). En effet, les miroirs dits de Bragg constitués d'empilements périodiques de matériaux GalnAsP et d'InP sont de piètres conducteurs thermiques et ne permettent pas un fonctionnement en température de ce type de laser. La présente invention a pour but d'éviter ou tout du moins réduire significativement les problèmes thermiques pour les lasers à émission latérale et verticale. A cet effet, la présente invention propose différents types de micro-assemblage suivant la nature du laser (émission latérale ou verticale) utilisant le report par retournement du composant laser sur un semi-conducteur à forte
conductivité thermique, des microbilles servant à la fois de conducteurs électriques pour les signaux de commande du laser et de conducteurs thermiques pour le refroidissement du laser. Ainsi, selon son premier aspect, la présente invention vise un assemblage comportant un composant électronique, caractérisé en ce que ledit composant électronique est relié par des microbilles à au moins un dissipateur thermique, lesdites billes étant reliées à des lignes électriquement conductrices sur ledit composant électronique et à des lignes électriquement conductrices sur au moins un dissipateur thermique, lesdites billes véhiculant, d'une part, des signaux électriques entre le composant électronique et chaque dissipateur thermique portant lesdites lignes électriquement conductrices et, d'autre part, par conduction thermique, de la chaleur depuis le composant électronique vers chaque dissipateur thermique. Selon des caractéristiques particulières, l'assemblage tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un enrobage qui enrobe des billes, au moins une partie du composant électronique et au moins une partie d'un dissipateur thermique, ledit enrobage étant un élément conducteur thermique mais un isolant électrique. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dissipateur thermique est intégré à un boîtier du composant électronique. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dissipateur thermique constitue également une partie d'un boîtier du composant électronique. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dissipateur thermique intègre un générateur de courant et de modulation et/ou de l'électronique permettant le fonctionnement et/ou le contrôle du composant électronique. Selon des caractéristiques particulières, un dissipateur thermique est réalisé à partir d'un matériau semi-conducteur et en ce qu'un second dissipateur thermique est en un élément métallique ou semi-conducteur reporté. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dissipateur thermique comporte un trou en regard dudit composant électronique et en ce que ledit composant est un composant optoélectronique. Selon des caractéristiques particulières, l'assemblage tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une fibre optique dans ledit trou. Corrélativement, selon son premier aspect, la présente invention vise un procédé d'assemblage d'un composant électronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de préparation d'au moins un dissipateur thermique pour que, sur au moins un dit dissipateur thermique, des lignes électriquement conductrices soient reliées à des supports de billes et - une étape de connexion, par des microbilles, dudit composant électronique à au moins un dissipateur thermique, lesdites billes étant reliées à des lignes électriquement conductrices sur ledit composant électronique et à des supports de billes sur le dissipateur thermique, lesdites billes véhiculant, d'une part, des signaux électriques entre le composant électronique et chaque dissipateur thermique portant lesdites lignes électriquement conductrices et, d'autre part, par conduction thermique, de la chaleur depuis le composant électronique vers chaque dissipateur thermique.
Selon des caractéristiques particulières, le procédé dτassemblage tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape de fermeture d'un boîtier comportant au moins un dit dissipateur thermique. Ainsi, le procédé objet du premier aspect de la présente invention mettant en œuvre des assemblages par billes permet donc une meilleure gestion de la thermique des composants mais aussi la réalisation simultanée des interconnexions pour les arrivées de courant continu et de courant de modulation de la diode laser. L'utilisation de connexions par billes permet de minimiser les éléments parasites du fait de la petite taille des billes vis-à-vis de l'utilisation de fils et donc d'assurer également une meilleure intégrité des signaux hyperfréquences. De plus, la face arrière du composant étant alors accessible, la présente invention permet le retrait du substrat et de dépôt ou de report d'un élément métallique à forte dissipation thermique permettant d'améliorer le comportement en température du dispositif laser. L'invention s'applique de manière similaire aux composants lasers à émission latérale et verticale. Deuxième et troisième aspects. La présente invention vise aussi un procédé et un dispositif de couplage de composants optiques. Elle s'applique, en particulier, au couplage d'une fibre optique sur un composant émetteur ou récepteur de signaux lumineux. Le besoin de réaliser des modules optoélectroniques pour réseaux à fibres optiques haut-débit (10 GBd et plus), à bas coût et en recherchant des dimensions géométriques minimisées a conduit au développement de sous-ensembles optiques basés sur l'utilisation de puces optoélectroniques de type laser VCSEL (acronyme de Vertical Cavity Surface Emitting Lasers pour lasers à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface) dans le cas d'émetteurs ou de type photodiode (de type PIN à polarisation inverse ou Avalanche) dans le cas de récepteurs. Diverses méthodes ont été mises en oeuvre pour réaliser le couplage optique du laser vers la fibre optique ou de la fibre optique vers la photodiode. Les plus classiques utilisent, en entrée de la fibre optique, un composant placé dans un boîtier TO (acronyme de Transistor Outline que l'on pourrait traduire par "boîtier intégrant un transistor") muni d'une lentille optique permettant la focalisation du faisceau vers une fibre optique qui est solidarisée au boîtier TO, à l'issue d'une phase d'alignement dite « active » durant laquelle on mesure en permanence le taux de puissance optique couplé dans la fibre. Un exemple de description de ces méthodes est le document Trewhella et al., Evolution of optical subassemblies in IBM data communication transceivers, IBM J. Res. & Dev., 47, 2003. Cette méthode est coûteuse tant du point de vue du coût des pièces mécaniques composant l'assemblage que du temps de mise en oeuvre du procédé d'assemblage. Elles souffrent de plus de deux inconvénients majeurs : - elles n'intègrent pas dans le boîtier l'électronique de commande du laser, en particulier son circuit de pilotage (driver) - ceci étant particulièrement important dans le cadre des applications à très haute fréquence - et - elles ne permettent pas de réaliser le couplage simultané de plusieurs puces laser, pour des applications dites d'optique parallèle.
Une autre méthode a été proposée en 1991 parTai et al. dans la publication "Self aligned fibre pigtailed surface emitting lasers on Si submount, Elec. Letters, 27, 1991" Dans cette méthode, le composant émetteur est constitué par le report de la puce émettrice VCSEL sur un substrat en silicium. Un trou est formé à travers le substrat de façon à ce qu'une fibre préalablement clivée puis insérée dans le trou soit guidée par ce dernier et se trouve positionnée de façon passive (c'est-à-dire sans besoin de faire émettre le laser durant cette opération) face à la zone d'émission du laser VCSEL. Une approche analogue a été suivie dans la publication de Hayashi et Tsunetsugu, "Optical Module with MU Connector Interface Using Self-alignment Technique by solder bump Chip Bonding, ECTC, 1996". La répétitivité et la précision de positionnement de la puce sur le substrat sont alors garanties par le report de la puce par une technologie dite « flip-chip » (ou IBM C4) sur le substrat. Cette technologie permet notamment d'atteindre des débits d'informations de l'ordre de 10 GBd de façon plus aisée que par l'utilisation de technologies plus traditionnelles telles le câblage filaire. En outre les propriétés d'auto-alignement des billes fusibles utilisées par la technologie flip-chip permettent de garantir la répétabilité de positionnement de la puce par rapport au trou guidant la fibre optique, cette dernière étant elle-même positionnée par rapport à la puce et fixée sur le substrat par alignement passif. Dans cette publication, il est cependant à noter que la fibre n'est pas guidée directement dans le substrat mais collée dans un capillaire (dit « férule ») en céramique lui-même guidé dans un trou formé à travers le substrat. L'utilisation de la technologie « flip-chip » permet le positionnement latéral et transversal (c'est- à-dire dans les deux axes du plan du substrat) de la fibre optique par rapport à la puce (voir, par exemple la demande de brevet US2003/0098511, Moon et al.), toutefois la fibre conserve un degré de liberté dans l'axe optique, ce qui rend sa position axiale par rapport à la puce et donc la puissance optique couplée dans la fibre difficilement contrôlable. Ces deux grandeurs sont en effet directement liées. Les brevets US 4,779,946 (Pimpinella et al.) et US 5,247,597 (Blacha et al.) proposent de réaliser le trou débouchant par attaque chimique du silicium permettant ainsi d'obtenir un trou de section variable linéairement de telle sorte que la fibre introduite dans ce trou se trouve mécaniquement bloquée longitudinalement suivant l'axe optique lorsque le diamètre de la fibre optique est égal à la section du trou. La distance résiduelle entre la puce et la fibre est alors fixée de façon unique par les propriétés d'attaque chimique du silicium. Ces dernières techniques présentent donc l'inconvénient de ne pas pouvoir disposer d'un taux de couplage optique que l'on puisse ajuster en fonction de l'application visée et obtenir de façon répétable une fois la valeur du taux de couplage souhaité choisie. De plus, des documents ne résolvent aucunement les problèmes qui se posent en optique parallèle et n'envisagent aucune intégration sur le substrat de l'électronique de commande. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise, selon ses deuxième et troisième aspects, un dispositif et un procédé de couplage de composants optiques permettant d'assurer un contrôle de la position de la face optique de la fibre par rapport à la surface émissive ou sensible de la puce optoélectronique utilisée comme émetteur ou récepteur, et un dispositif résultant de la mise en oeuvre de ce procédé.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif optoélectronique présentant un taux de couplage prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comporte : - un substrat sur lequel est reporté au moins un composant optoélectronique, - au moins un trou calibré traversant le substrat, chaque trou calibré étant en regard d'un composant électronique et étant destiné au guidage d'une fibre optique en direction dudit composant optoélectronique et - au moins une fibre optique fixée dans un porte fibre, et dépassant dudit porte fibre d'une longueur prédéterminée, la partie dépassante étant insérée dans un dit trou, en regard d'un composant optoélectronique, de telle manière que, lorsque ledit porte fibre est en butée sur la surface du substrat opposée à la surface de montage du composant optoélectronique, l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique corresponde au taux de couplage prédéterminé. Grâce à ces dispositions, le positionnement de la fibre optique peut être effectué de manière passive, c'est-à-dire sans alimenter un laser ni mesurer la quantité de lumière traversant la fibre optique ou reçue par la photodiode, ce qui simplifie et rend plus économique la construction du dispositif de couplage. De plus, la mise en oeuvre d'un porte fibre permet une excellente répétabilité du placement respectif de la fibre par rapport au composant optoélectronique. On observe que le taux de couplage prédéterminé peut être volontairement limité afin de ne pas dépasser des niveaux de puissance couplés dans la fibre incompatible avec les niveaux de sécurité oculaires requis par les normes en vigueur. Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant optoélectronique est un laser. Selon des caractéristiques particulières, au moins un laser est de type VCSEL, c'est-à-dire Vertical Cavity Surface Emitting Laser ou laser à surface émettrice en cavité verticale. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, sur ledit substrat, pour au moins un composant optoélectronique, son circuit de commande ou pilote et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande et, d'autre part, au composant optoélectronique et permettant la propagation d'un signal hyperfréquences entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant optoélectronique est une photodiode. Selon des caractéristiques particulières, au moins une photodiode est de type PIN ou Avalanche. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, sur le même substrat : - une pluralité de composants optoélectroniques, - une pluralité de trous calibrés traversant le substrat, chaque trou calibré étant en regard d'un composant optoélectronique et étant destiné au guidage d'une fibre optique en direction dudit composant optoélectronique et - une pluralité de fibres optiques fixées dans un porte fibre, chaque fibre dépassant dudit porte fibre d'une longueur prédéterminée, cette partie dépassante étant insérée dans un dit trou en regard
du composant optoélectronique associé, de telle manière que, lorsque ledit porte fibre est en butée sur la surface du substrat opposée à la surface de montage des composants optoélectroniques, l'écart entre la surface active de chaque composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique associée corresponde au taux de couplage prédéterminé. On observe que la longueur prédéterminée des parties dépassantes n'est pas forcément identique pour toutes les fibres. Selon des caractéristiques particulières, lesdits trous sont disposés sur des lignes comportant, chacune, au moins trois trous. Selon des caractéristiques particulières, au moins un trou présente une forme dont le diamètre du cercle inscrit est supérieur au diamètre d'une fibre optique et dont le cercle inscrit présente, avec ladite forme, trois points de contact formant un triangle sensiblement équilatéral. Grâce à ces dispositions, la fibre peut être positionnée précisément dans le trou tout en laissant de la place pour que par capillarité, de la colle puisse remplir l'espace entre les bords du trou et la fibre. En effet, la distance entre la fibre et les bords du trou est variable sur la circonférence de la fibre. Selon des caractéristiques particulières, au moins un porte fibre prend la forme d'une férule. Selon des caractéristiques particulières, ledit porte-fibre est constitué de plusieurs pièces fixées entre elles, la partie en contact avec la fibre étant un capillaire muni d'un trou dont le diamètre est voisin du diamètre extérieur de la fibre. Les pièces en question peuvent être fixées de différentes manières, par exemple par emmanchement, collage ou soudage. Selon des caractéristiques particulières, au moins un porte fibre est constitué d'au moins une pièce portant au moins une rainure dans laquelle une fibre optique peut être au moins partiellement insérée pour bloquer la fibre optique par serrage de ladite pièce contre une autre pièce. Ce porte fibre est appelé classiquement "v-groove", ou bloc de vés fibre. Selon des caractéristiques particulières, l'extrémité d'au moins une fibre optique est clivée. Selon des caractéristiques particulières, l'extrémité d'au moins une fibre optique est lentillée ou à cœur étendu. Grâce à ces dispositions, le couplage optique est optimisé et répétable. Selon des caractéristiques particulières, le clivage présente un angle par rapport au plan perpendiculaire à la fibre. Selon des caractéristiques particulières, l'extrémité d'au moins une fibre optique est clivée et recouverte d'un traitement antireflet. Grâce à ces dispositions, on limite les réflexions parasites à l'interface fibre/air. Par exemple, ledit angle prend une valeur entre 4 et 8° pour interdire au flux lumineux réfléchi d'être recouplé dans la cavité laser, ou vers le réseau fibre. Selon des caractéristiques particulières, l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique est rempli d'un matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique. Grâce à ces dispositions, on réduit la réflexion de la lumière sur la fibre optique et/ou sur le composant optoélectronique.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication d'un dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus présentant un taux de couplage prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de report, sur un substrat, d'au moins un composant optoélectronique, - une étape de réalisation d'au moins un trou calibré traversant ledit substrat, chaque trou calibré étant en regard d'un composant optoélectronique et étant destiné au guidage d'une fibre optique en direction dudit composant optoélectronique et - une étape d'insertion, dans au moins un trou, d'une partie dépassante de longueur prédéterminée (L) d'une fibre optique fixée dans un porte fibre et de fixation de ladite fibre optique audit substrat en regard d'un composant optoélectronique, lorsque ledit porte fibre est en butée sur la surface du substrat opposée à la surface de montage du composant optoélectronique, l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique correspondant au taux de couplage prédéterminé. Grâce à ces dispositions, le positionnement de la fibre optique peut être effectué de manière passive, c'est-à-dire sans alimenter un laser ni mesurer la quantité de lumière traversant la fibre optique ou reçue par la photodiode, ce qui simplifie et rend plus économique la construction du dispositif de couplage. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report d'au moins un composant optoélectronique, au moins un composant optoélectronique est un laser. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report d'au moins un composant optoélectronique, au moins un laser est de type VCSEL, c'est-à-dire Vertical Cavity Surface Emitting Laser ou laser à surface émettrice en cavité verticale. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report d'au moins un composant optoélectronique, on reporte aussi, sur ledit substrat, pour au moins un composant optoélectronique, un circuit de commande du pilote, et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande de pilote et, d'autre part, au composant optoélectronique et permettant la propagation d'un signal hyperfréquences entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report d'au moins un composant optoélectronique, au moins un composant optoélectronique est une photodiode. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report d'au moins un composant optoélectronique, au moins une photodiode est de type PIN ou Avalanche. Selon des caractéristiques particulières du procédé tel que succinctement exposé ci-dessus : - au cours de l'étape de report, sur un substrat, d'au moins un composant optoélectronique, on reporte, sur le substrat une pluralité de composants optoélectroniques, - au cours de l'étape de réalisation d'au moins un trou calibré traversant ledit substrat, on réalise une pluralité de trous calibrés, chaque trou calibré étant en regard d'un composant électronique et étant destiné au guidage d'une fibre optique en direction dudit composant optoélectronique et - au cours de l'étape d'insertion, on insert, dans chacun desdits trous, une fibre fixée dans un porte fibre et on fixe ladite fibre audit substrat en regard d'un composant optoélectronique, lorsque ledit porte fibre est en butée sur la surface du substrat opposée à la surface de montage du
composant optoélectronique, l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique correspondant ainsi au taux de couplage prédéterminé. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'insertion, lesdits trous sont disposés sur des lignes comportant, chacune, au moins trois trous. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de réalisation d'au moins un trou calibré, au moins un trou présente une forme dont le diamètre du cercle inscrit est supérieur au diamètre d'une fibre optique et dont le cercle inscrit présente, avec ladite forme, trois points de contact formant un triangle sensiblement équilatéral. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'insertion, au moins un porte fibre prend la forme d'une férule. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape d'insertion, l'extrémité d'au moins une fibre optique est clivée. Selon des caractéristiques particulières, le clivage de ladite fibre présente un angle par rapport au plan perpendiculaire à la fibre. Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape de remplissage de l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique avec un matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report, on met en oeuvre une méthode "flip-chip". Selon des caractéristiques particulières, l'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte une étape de report de plots métallisés sur ledit substrat, une étape de dépôt d'un matériau fusible sur lesdits plots métallisés et, une étape de re-fusion dudit matériau fusible au cours de laquelle le matériau fusible prend la forme de bille de diamètre contrôlé. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte une étape de report, sur le composant optoélectronique, de plots métalliques correspondant avec la position des billes du substrat. Grâce à ces dispositions, le dispositif possède de très bonnes performances de transmission de signaux hyperfréquences et le montage bénéficie d'un auto-alignement de chaque composant optoélectronique permettant de maîtriser la position du composant optoélectronique par rapport au trou de guidage des fibres. De ce fait, l'alignement passif de la fibre et du composant optoélectronique dans le plan du substrat permettent une haute répétitivité du taux de couplage optique entre le composant optoélectronique et la fibre optique correspondante. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de report, on reporte, sur un même substrat commun, une pluralité de composants optoélectroniques et on découpe ledit substrat communs aux dimensions de substrats portant, chacun, au moins un composant optoélectronique individuel. Grâce à ces dispositions, le coût de fabrication est encore réduit. Les avantages, buts et caractéristiques du procédé étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici.
Quatrième et cinquième aspects. La présente invention vise aussi un dispositif optoélectronique et un procédé de fabrication dudit dispositif. Elle s'applique, en particulier, au contrôle et à la régulation de puissance d'émission d'un laser à émission par la surface dit VCSELs (acronyme de Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Le développement des composants optoélectroniques laser à émission par la surface VCSELs a ouvert un vaste champ d'application allant de la détection de gaz à la réalisation de modules optoélectroniques pour réseaux à fibres optiques en réseaux courtes distances. Les lasers VCSELs présentent également un certain nombre d'atouts par rapport aux lasers à émission par la tranche, en particulier leur testabilité collective sur tranche, la plus grande facilité de couplage dans les fibres optiques standards, etc.. L'utilisation de ces composants se fait après mise en boîtier, traditionnellement dans des boîtiers dits TO (Transistor Outline) ou TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly), munis respectivement d'une fenêtre laissant passer le faisceau lumineux ou d'un dispositif permettant la connexion d'un connecteur à fibre optique. La plupart des applications mettant en œuvre ces composants nécessitent de pouvoir mesurer en permanence la puissance émise par le laser VCSEL grâce à un capteur placé à l'intérieur du boîtier, typiquement une photodiode de type PIN appelée « photodiode de contrôle ». Le problème est donc de pouvoir illuminer cette photodiode avec une fraction de la lumière émise par le laser VCSEL avant qu'elle ne s'échappe du boîtier. Ce problème est classiquement résolu en tirant parti des réflexions parasites rencontrées par le faisceau au niveau de la fenêtre de sortie du boîtier : cette fraction du faisceau, réfléchie, peut être détectée par une photodiode : - placée au voisinage du laser VCSEL, comme le propose le document US 5,905,750 (Lebby ét al. ), - sur laquelle le laser VCSEL est placé, comme le propose le document GB 2.351.180 (Oskarsson et al.), ou - positionnée derrière le laser VCSEL, comme le propose le document US 5,737,348 (Smith et al.). La fenêtre sur laquelle se fait la réflexion d'une partie de la lumière émise par le laser VCSEL peut également être inclinée par rapport à l'axe d'émission du faisceau laser afin d'en rediriger une partie vers la photodiode de contrôle, placée à côté du VCSEL comme le propose le document WO 99/34487 (Smith et al.). D'autres méthodes ont également été proposées : - l'intégration monolithique du détecteur et de la puce du laser VCSEL, comme le propose le document US 5,943,357 (Lebby et al. ), - la détection latérale au laser VCSEL de son émission spontanée par un détecteur réalisé au voisinage, comme le propose le document US 5,757,836 (Jiang et al.), - l'intégration d'un détecteur directement sur le chemin optique de la lumière émise, de façon à convertir une partie de la puissance en courant, tout en en laissant passer une grande partie, comme
le décrivent les documents EP 0.869.590 (Kiely et al.), WO 03/000019 (Cable et al.) et US 2003/0109142 (Cable et al.). La présente invention vise un dispositif permettant de contrôler la puissance du laser VCSEL en détectant la puissance lumineuse émise du côté du substrat sur lequel a été réalisé le laser VCSEL, généralement épitaxié. Ainsi, selon un quatrième aspect, la présente invention vise un dispositif optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un laser à émission verticale dont l'émission se fait d'une part sur une face dite "utile" en regard d'un système optique mettant en oeuvre les rayons émis par ladite face utile dudit laser et, d'autre part, sur une face opposée à ladite face utile et - un capteur optoélectronique adapté à capter toute ou partie de la lumière émise par le laser par la face opposée à la face utile. Grâce à ces dispositions, c'est la lumière émise par le laser sur la face opposée à la face utile qui est utilisée pour détecter un dysfonctionnement du laser ou pour contrôler et réguler la puissance lumineuse émise par le laser, ce qui évite de prévoir un dispositif optique du côté de la face utile du laser. De plus, la réalisation et l'implantation d'un capteur sur cette face opposée à la face utile sont aisées puisque aucun autre composant optique ne s'y trouve. D'autres avantages de la présente invention sont une puissance surveillée plus importante, augmentant le rapport signal/bruit et une répétabilité du niveau de puissance accrue par rapport à l'état de l'art. Le capteur peut ainsi être utilisé pour détecter un éventuel dysfonctionnement du VCSEL ou pour réguler sa puissance moyenne. Selon des caractéristiques particulières, un substrat d'accueil portant le laser par la face opposée à la face utile est percé par un trou entre le laser et le capteur optoélectronique. Grâce à ces dispositions, même si la matière du substrat d'accueil absorbe les rayons lumineux émis par le laser, le capteur optoélectronique peut capter une partie de la lumière émise par le laser, à travers le perçage du substrat d'accueil. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, sur ledit substrat d'accueil, pour au moins un laser, un circuit de commande du pilote et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande de pilote et, d'autre part, au laser et permettant la propagation d'un signal hyperfréquence entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. Grâce à ces dispositions, le laser peut émettre de signaux optiques hyperfréquence. Selon des caractéristiques particulières, le capteur optoélectronique et le laser sont chacun attachés, par des billes fusibles, à un substrat principal portant au moins une fibre optique. Grâce à ces dispositions, la technique d'assemblage dite "flip-chip" ou "IBM C4" peut être mise en oeuvre, ce qui assure une très bonne précision et une très haute répétitivité de la fabrication du sous-ensemble optique, évitant ainsi d'avoir à allumer le laser pour effectuer le positionnement ou l'étalonnage du capteur. Selon des caractéristiques particulières, le capteur optoélectronique comporte une photodiode.Laser or VCSEL), the same types of problems mentioned above are encountered and are often amplified, in particular in the case of lasers with vertical emission from quaternary materials on InP substrate for long emission wavelengths (1.25μm at 1.65μm). Indeed, the so-called Bragg mirrors consisting of periodic stacks of GalnAsP and InP materials are poor thermal conductors and do not allow temperature operation of this type of laser. The present invention aims to avoid or at least significantly reduce thermal problems for lasers with lateral and vertical emission. To this end, the present invention provides different types of micro-assembly depending on the nature of the laser (lateral or vertical emission) using the transfer by turning the laser component on a semiconductor with high
thermal conductivity, microbeads serving as both electrical conductors for the laser control signals and thermal conductors for cooling the laser. Thus, according to its first aspect, the present invention relates to an assembly comprising an electronic component, characterized in that said electronic component is connected by microbeads to at least one heat sink, said balls being connected to electrically conductive lines on said electronic component and to electrically conductive lines on at least one heat sink, said balls conveying, on the one hand, electrical signals between the electronic component and each heat sink carrying said electrically conductive lines and, on the other hand, by heat conduction, heat from the electronic component to each heat sink. According to particular characteristics, the assembly as succinctly described above comprises a coating which coats balls, at least a part of the electronic component and at least a part of a heat sink, said coating being a thermal conductive element but a electrical insulator. According to particular features, at least one heat sink is integrated into a housing of the electronic component. According to particular features, at least one heat sink also forms part of a housing of the electronic component. According to particular characteristics, at least one heat sink integrates a current and modulation generator and / or electronics allowing the operation and / or the control of the electronic component. According to particular characteristics, a heat sink is made from a semiconductor material and in that a second heat sink is made of a metallic or semiconductor element carried over. According to particular characteristics, at least one heat sink has a hole opposite said electronic component and in that said component is an optoelectronic component. According to particular characteristics, the assembly as succinctly described above comprises an optical fiber in said hole. Correlatively, according to its first aspect, the present invention relates to a method of assembling an electronic component, characterized in that it comprises: - a step of preparing at least one heat sink so that, on at least one said heat sink, electrically conductive lines are connected to ball supports and - a step of connection, by microbeads, of said electronic component to at least one heat sink, said balls being connected to electrically conductive lines on said electronic component and to ball supports on the heat sink, said balls conveying, on the one hand, electrical signals between the electronic component and each heat sink carrying said electrically conductive lines and, on the other hand, by heat conduction, heat from the electronic component to each heat sink.
According to particular characteristics, the process dτassembly as succinctly described above comprises a step of closing a housing comprising at least one said heat sink. Thus, the method which is the subject of the first aspect of the present invention implementing ball assemblies therefore allows better management of the thermal of the components but also the simultaneous realization of the interconnections for the arrivals of direct current and modulating current of the diode. laser. The use of ball connections makes it possible to minimize parasitic elements due to the small size of the balls with respect to the use of wires and therefore also to ensure better integrity of the microwave signals. In addition, the rear face of the component then being accessible, the present invention allows the removal of the substrate and the deposition or transfer of a metallic element with high heat dissipation making it possible to improve the temperature behavior of the laser device. The invention applies similarly to laser components with lateral and vertical emission. Second and third aspects. The present invention also relates to a method and a device for coupling optical components. It applies, in particular, to the coupling of an optical fiber to a component emitting or receiving light signals. The need to produce optoelectronic modules for high-speed fiber optic networks (10 GBd and more), at low cost and by seeking minimized geometric dimensions has led to the development of optical sub-assemblies based on the use of optoelectronic chips. VCSEL laser type (acronym for Vertical Cavity Surface Emitting Lasers for lasers with emitting surface in vertical cavity or laser emitting on surface) in the case of emitters or of photodiode type (PIN type with reverse polarization or Avalanche) in the case of receivers . Various methods have been used to achieve optical coupling from the laser to the optical fiber or from the optical fiber to the photodiode. The most conventional use, at the input of the optical fiber, a component placed in a TO housing (acronym for Transistor Outline which could be translated by "housing incorporating a transistor") provided with an optical lens allowing the focusing of the beam towards an optical fiber which is secured to the housing TO, at the end of a so-called “active” alignment phase during which the rate of optical power coupled in the fiber is continuously measured. An example of a description of these methods is the document Trewhella et al., Evolution of optical subassemblies in IBM data communication transceivers, IBM J. Res. & Dev., 47, 2003. This method is expensive both from the point of view of the cost of the mechanical parts making up the assembly and of the time required to carry out the assembly process. They also suffer from two major drawbacks: - they do not integrate the laser control electronics into the housing, in particular its pilot circuit (this is particularly important in the context of very high frequency applications - and - they do not allow the simultaneous coupling of several laser chips, for so-called parallel optics applications.
Another method was proposed in 1991 by Tai et al. in the publication "Self aligned fiber pigtailed surface emitting lasers on Si submount, Elec. Letters, 27, 1991" In this method, the emitting component consists of the transfer of the emitting chip VCSEL on a silicon substrate. A hole is formed through the substrate so that a fiber previously cleaved and then inserted into the hole is guided by the latter and is positioned passively (i.e. without the need to emit the laser during this operation) facing the emission zone of the VCSEL laser. A similar approach was followed in the publication by Hayashi and Tsunetsugu, "Optical Module with MU Connector Interface Using Self-alignment Technique by solder bump Chip Bonding, ECTC, 1996". The repeatability and the precision of positioning of the chip on the substrate are then guaranteed by the transfer of the chip by a technology called "flip-chip" (or IBM C4) on the substrate. This technology makes it possible in particular to achieve information rates of the order of 10 GBd more easily than by using more traditional technologies such as wired cabling. In addition, the self-aligning properties of the fusible balls used by the flip-chip technology make it possible to guarantee the repeatability of positioning of the chip relative to the hole guiding the optical fiber, the latter being itself positioned relative to the chip. and fixed to the substrate by passive alignment. In this publication, it should however be noted that the fiber is not guided directly into the substrate but bonded into a ceramic capillary (known as a "ferrule") itself guided in a hole formed through the substrate. The use of “flip-chip” technology allows lateral and transverse positioning (that is to say in the two axes of the plane of the substrate) of the optical fiber relative to the chip (see, for example the request US2003 / 0098511, Moon et al.), however the fiber retains a degree of freedom in the optical axis, which makes its axial position relative to the chip and therefore the optical power coupled in the fiber difficult to control. These two quantities are in fact directly linked. The patents US 4,779,946 (Pimpinella et al.) And US 5,247,597 (Blacha et al.) Propose to make the through hole by chemical attack of the silicon thus making it possible to obtain a hole of linearly variable section so that the fiber introduced into it hole is mechanically blocked longitudinally along the optical axis when the diameter of the optical fiber is equal to the section of the hole. The residual distance between the chip and the fiber is then uniquely fixed by the chemical attack properties of the silicon. These latter techniques therefore have the drawback of not being able to have an optical coupling rate which can be adjusted as a function of the intended application and obtaining repeatably once the value of the desired coupling rate has been chosen. In addition, documents in no way solve the problems which arise in parallel optics and do not envisage any integration on the substrate of the control electronics. The present invention aims to remedy these drawbacks. To this end, the present invention aims, according to its second and third aspects, a device and a method for coupling optical components making it possible to ensure control of the position of the optical face of the fiber relative to the emissive or sensitive surface. of the optoelectronic chip used as transmitter or receiver, and a device resulting from the implementation of this method.
According to a second aspect, the present invention relates to an optoelectronic device having a predetermined coupling rate, characterized in that it comprises: - a substrate on which is transferred at least one optoelectronic component, - at least one calibrated hole passing through the substrate, each calibrated hole being opposite an electronic component and intended for guiding an optical fiber in the direction of said optoelectronic component and - at least one optical fiber fixed in a fiber holder, and projecting from said fiber holder by a predetermined length, the projecting part being inserted in a said hole, opposite an optoelectronic component, in such a way that, when said fiber holder is in abutment on the surface of the substrate opposite to the mounting surface of the optoelectronic component, the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber corresponds to the predetermined coupling rate. Thanks to these provisions, the positioning of the optical fiber can be carried out passively, that is to say without supplying a laser or measuring the amount of light passing through the optical fiber or received by the photodiode, which simplifies and makes more economical the construction of the coupling device. In addition, the implementation of a fiber holder allows excellent repeatability of the respective placement of the fiber relative to the optoelectronic component. It is observed that the predetermined coupling rate can be voluntarily limited so as not to exceed coupled power levels in the fiber incompatible with the ocular safety levels required by the standards in force. According to particular characteristics, at least one optoelectronic component is a laser. According to particular characteristics, at least one laser is of the VCSEL type, that is to say Vertical Cavity Surface Emitting Laser or laser with emitting surface in vertical cavity. According to particular characteristics, the device as succinctly explained above comprises, on said substrate, for at least one optoelectronic component, its control or pilot circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit and, on the other hand, to the optoelectronic component and allowing the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. According to particular characteristics, at least one optoelectronic component is a photodiode. According to particular characteristics, at least one photodiode is of the PIN or Avalanche type. According to particular characteristics, the optoelectronic device as briefly described above comprises, on the same substrate: - a plurality of optoelectronic components, - a plurality of calibrated holes passing through the substrate, each calibrated hole being opposite an optoelectronic component and being intended for guiding an optical fiber in the direction of said optoelectronic component and - a plurality of optical fibers fixed in a fiber holder, each fiber projecting from said fiber holder by a predetermined length, this projecting part being inserted into a said hole in look
of the associated optoelectronic component, so that, when said fiber holder abuts on the surface of the substrate opposite to the mounting surface of the optoelectronic components, the distance between the active surface of each optoelectronic component and the end of the fiber associated optic corresponds to the predetermined coupling rate. It is observed that the predetermined length of the protruding parts is not necessarily identical for all the fibers. According to particular characteristics, said holes are arranged on lines each comprising at least three holes. According to particular characteristics, at least one hole has a shape whose diameter of the inscribed circle is greater than the diameter of an optical fiber and whose inscribed circle has, with said shape, three contact points forming a substantially equilateral triangle. Thanks to these arrangements, the fiber can be positioned precisely in the hole while leaving space so that by capillarity, glue can fill the space between the edges of the hole and the fiber. Indeed, the distance between the fiber and the edges of the hole is variable over the circumference of the fiber. According to particular characteristics, at least one fiber holder takes the form of a ferrule. According to particular characteristics, said fiber holder is made up of several parts fixed together, the part in contact with the fiber being a capillary provided with a hole whose diameter is close to the outside diameter of the fiber. The parts in question can be fixed in different ways, for example by fitting, gluing or welding. According to particular characteristics, at least one fiber holder consists of at least one part carrying at least one groove in which an optical fiber can be at least partially inserted to block the optical fiber by clamping said part against another part. This fiber holder is conventionally called "v-groove", or block of fiber ves. According to particular characteristics, the end of at least one optical fiber is cleaved. According to particular characteristics, the end of at least one optical fiber is lensed or with an extended core. Thanks to these provisions, the optical coupling is optimized and repeatable. According to particular characteristics, the cleavage has an angle relative to the plane perpendicular to the fiber. According to particular characteristics, the end of at least one optical fiber is cleaved and covered with an anti-reflective treatment. Thanks to these provisions, parasitic reflections at the fiber / air interface are limited. For example, said angle takes a value between 4 and 8 ° to prevent the reflected light flux from being re-coupled in the laser cavity, or towards the fiber network. According to particular characteristics, the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber is filled with a transparent material whose optical index is close to that of the optical fiber. Thanks to these provisions, the reflection of light on the optical fiber and / or on the optoelectronic component is reduced.
According to a third aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a device as succinctly described above having a predetermined coupling rate, characterized in that it comprises: - a step of transfer, on a substrate, of '' at least one optoelectronic component, - a step of producing at least one calibrated hole passing through said substrate, each calibrated hole being opposite an optoelectronic component and being intended for guiding an optical fiber in the direction of said optoelectronic component and a step of inserting, in at least one hole, an protruding part of predetermined length (L) of an optical fiber fixed in a fiber holder and of fixing said optical fiber to said substrate opposite an optoelectronic component , when said fiber holder is in abutment on the surface of the substrate opposite to the mounting surface of the optoelectronic component, the difference between the active surface of the opto component electronics and the end of the optical fiber corresponding to the predetermined coupling rate. Thanks to these provisions, the positioning of the optical fiber can be carried out passively, that is to say without supplying a laser or measuring the amount of light passing through the optical fiber or received by the photodiode, which simplifies and makes more economical the construction of the coupling device. According to particular characteristics, during the step of transferring at least one optoelectronic component, at least one optoelectronic component is a laser. According to particular characteristics, during the step of transferring at least one optoelectronic component, at least one laser is of the VCSEL type, that is to say Vertical Cavity Surface Emitting Laser or laser with emitting surface in vertical cavity . According to particular characteristics, during the step of transferring at least one optoelectronic component, there is also transferred, on said substrate, for at least one optoelectronic component, a driver control circuit, and electrical tracks connected to on the one hand to the pilot control circuit and, on the other hand, to the optoelectronic component and allowing the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. According to particular characteristics, during the step of transferring at least one optoelectronic component, at least one optoelectronic component is a photodiode. According to particular characteristics, during the step of transferring at least one optoelectronic component, at least one photodiode is of the PIN or Avalanche type. According to particular characteristics of the process as succinctly explained above: - during the step of transferring, onto a substrate, at least one optoelectronic component, a plurality of optoelectronic components are transferred onto the substrate, - at during the step of producing at least one calibrated hole passing through said substrate, a plurality of calibrated holes are produced, each calibrated hole being opposite an electronic component and being intended for guiding an optical fiber in the direction of said optoelectronic component and - during the insertion step, a fiber fixed in a fiber holder is inserted into each of said holes and said fiber is fixed to said substrate opposite an optoelectronic component, when said fiber holder is in stop on the surface of the substrate opposite the mounting surface of the
optoelectronic component, the difference between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber thus corresponding to the predetermined coupling rate. According to particular characteristics, during the insertion step, said holes are arranged on lines each having at least three holes. According to particular characteristics, during the step of producing at least one calibrated hole, at least one hole has a shape whose diameter of the inscribed circle is greater than the diameter of an optical fiber and whose inscribed circle has, with said shape, three contact points forming a substantially equilateral triangle. According to particular characteristics, during the insertion step, at least one fiber holder takes the form of a ferrule. According to particular characteristics, during the insertion step, the end of at least one optical fiber is cleaved. According to particular characteristics, the cleavage of said fiber has an angle relative to the plane perpendicular to the fiber. According to particular characteristics, the method as succinctly explained above comprises a step of filling the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber with a transparent material whose optical index is close to that of optical fiber. According to particular characteristics, during the transfer step, a "flip-chip" method is used. According to particular characteristics, the step of transfer by a “flip-chip” method comprises a step of transfer of metallized studs onto said substrate, a step of depositing a fusible material on said metallized studs and, a step of re- melting of said fusible material during which the fusible material takes the form of a ball of controlled diameter. According to particular characteristics, the transfer step by a "flip-chip" method comprises a transfer step, on the optoelectronic component, of metal studs corresponding with the position of the balls of the substrate. Thanks to these provisions, the device has very good microwave signal transmission performance and the assembly benefits from self-alignment of each optoelectronic component making it possible to control the position of the optoelectronic component relative to the fiber guide hole. Therefore, the passive alignment of the fiber and the optoelectronic component in the plane of the substrate allow a high repeatability of the optical coupling rate between the optoelectronic component and the corresponding optical fiber. According to particular characteristics, during the transfer step, a plurality of optoelectronic components are transferred to the same common substrate and said common substrate is cut to the dimensions of substrates each carrying at least one individual optoelectronic component. Thanks to these provisions, the manufacturing cost is further reduced. The advantages, aims and characteristics of the method being similar to those of the device as succinctly set out above, they are not repeated here.
Fourth and fifth aspects. The present invention also relates to an optoelectronic device and a method of manufacturing said device. It applies, in particular, to the control and regulation of the power of emission of a laser with emission by the surface known as VCSELs (acronym of Vertical Cavity Surface Emitting Laser). The development of laser optoelectronic components with surface emission VCSELs has opened up a wide field of application ranging from gas detection to the production of optoelectronic modules for fiber optic networks in short distance networks. VCSELs lasers also have a certain number of advantages compared to wafer emission lasers, in particular their collective testability on wafer, the greater ease of coupling in standard optical fibers, etc. The use of these components is done after placing in a box, traditionally in so-called TO (Transistor Outline) or TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly) boxes, respectively provided with a window allowing the light beam to pass through or with a device allowing the connection of a connector to optical fiber. Most applications using these components require the ability to continuously measure the power emitted by the VCSEL laser using a sensor placed inside the housing, typically a PIN type photodiode called a "control photodiode". The problem is therefore to be able to illuminate this photodiode with a fraction of the light emitted by the VCSEL laser before it escapes from the housing. This problem is conventionally resolved by taking advantage of the parasitic reflections encountered by the beam at the level of the exit window of the housing: this fraction of the beam, reflected, can be detected by a photodiode: - placed in the vicinity of the VCSEL laser, as proposed document US 5,905,750 (Lebby et al.), - on which the VCSEL laser is placed, as proposed by document GB 2,351,180 (Oskarsson et al.), or - positioned behind the VCSEL laser, as proposed by document US 5,737,348 (Smith et al.). The window on which part of the light emitted by the VCSEL laser is reflected can also be tilted relative to the axis of emission of the laser beam in order to redirect part of it to the control photodiode, placed alongside the VCSEL as proposed in document WO 99/34487 (Smith et al.). Other methods have also been proposed: - the monolithic integration of the detector and of the VCSEL laser chip, as proposed in document US 5,943,357 (Lebby et al.), - lateral detection by the VCSEL laser of its spontaneous emission by a detector produced in the vicinity, as proposed in document US Pat. No. 5,757,836 (Jiang et al.), - the integration of a detector directly on the optical path of the light emitted, so as to convert part of the power into current, while leaving a large part of it, like
describe it EP 0.869.590 (Kiely et al.), WO 03/000019 (Cable et al.) and US 2003/0109142 (Cable et al.). The present invention relates to a device making it possible to control the power of the VCSEL laser by detecting the light power emitted on the side of the substrate on which the VCSEL laser, generally epitaxial, has been produced. Thus, according to a fourth aspect, the present invention relates to an optoelectronic device, characterized in that it comprises: - a laser with vertical emission the emission of which is done on the one hand on a face called "useful" opposite an optical system using the rays emitted by said useful face of said laser and, on the other hand, on a face opposite to said useful face and - an optoelectronic sensor adapted to capture all or part of the light emitted by the laser by the opposite side to the useful side. Thanks to these provisions, it is the light emitted by the laser on the face opposite the useful face which is used to detect a malfunction of the laser or to control and regulate the light power emitted by the laser, which avoids having to provide a optical device on the side of the useful face of the laser. In addition, the production and installation of a sensor on this face opposite the useful face are easy since no other optical component is there. Other advantages of the present invention are a higher monitored power, increasing the signal / noise ratio and a repeatability of the increased power level compared to the state of the art. The sensor can thus be used to detect a possible malfunction of the VCSEL or to regulate its average power. According to particular characteristics, a receiving substrate carrying the laser by the face opposite to the useful face is drilled by a hole between the laser and the optoelectronic sensor. Thanks to these provisions, even if the material of the receiving substrate absorbs the light rays emitted by the laser, the optoelectronic sensor can capture part of the light emitted by the laser, through the bore of the receiving substrate. According to particular characteristics, the optoelectronic device as briefly described above comprises, on said receiving substrate, for at least one laser, a driver control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit of pilot and, on the other hand, laser and allowing the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. Thanks to these arrangements, the laser can emit optical microwave signals. According to particular characteristics, the optoelectronic sensor and the laser are each attached, by fusible balls, to a main substrate carrying at least one optical fiber. Thanks to these provisions, the so-called "flip-chip" or "IBM C4" assembly technique can be implemented, which ensures very good precision and very high repeatability in the manufacture of the optical sub-assembly, thus avoiding to have to turn on the laser to perform the positioning or calibration of the sensor. According to particular characteristics, the optoelectronic sensor comprises a photodiode.
Selon des caractéristiques particulières, ladite photodiode est de type PIN et/ou de type à avalanche.
Selon des caractéristiques particulières, le capteur optoélectronique comporte une couche anti-reflets en regard dudit laser. On évite ainsi une perte de lumière par réflexion ou diffusion. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une fibre optique en regard de la face utile du laser. Grâce à ces dispositions, le dispositif peut être utilisé pour transmettre des signaux optiques à distance, par exemple pour véhiculer des signaux de télécommunication. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte : - une pluralité de lasers à émission verticale dont l'émission se fait d'une part sur une face dite "utile" en regard d'un système optique mettant en oeuvre les rayons émis par ladite face utile dudit laser et, d'autre part, sur une face opposée à ladite face utile, ladite pluralité de lasers étant reportée sur au moins un substrat d'accueil et - pour chaque laser, un capteur optoélectronique adapté à capter toute ou partie de la lumière émise par le laser par la face opposée à la face utile. La présente invention est ainsi particulièrement bien adaptée au cas où l'on doit contrôler simultanément plusieurs lasers VCSELs placés dans un même boîtier : chaque laser VCSEL est alors muni d'une photodiode de contrôle mesurant individuellement sa puissance à travers son substrat d'accueil. En effet, dans ce cas, l'utilisation de réflexion sur une partie du boîtier ne permettrait pas de discriminer les puissances respectives des lasers VCSELs. Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication de dispositif optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de report, sur un substrat d'accueil, d'un laser à émission verticale dont l'émission se fait d'une part sur une face dite "utile" en regard d'un système optique mettant en oeuvre les rayons émis par ladite face utile dudit laser et, d'autre part, sur une face opposée à ladite face utile et - une étape de positionnement d'un capteur optoélectronique adapté à capter toute ou partie de la lumière émise par le laser par la face opposée à la face utile. Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape de perçage du substrat d'accueil portant le laser par sa face opposée à sa surface utile, précédant l'étape de positionnement du capteur optoélectronique. Les avantages, buts et caractéristiques du procédé étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. Sixième et septième aspects. La présente invention vise aussi un dispositif permettant de contrôler la puissance du laser VCSEL en détectant, directement, sans réflexion, la puissance lumineuse émise du côté de la surface utile du laser VCSEL, sur un substrat principal qui porte une fibre optique. Ainsi, selon un sixième aspect, la présente invention vise un dispositif optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat principal portant : - une fibre optique, - un substrat d'accueil portant un laser à émission verticale dont l'émission se fait sur une face dite "utile" en regard de ladite fibre optique et
- un capteur optoélectronique placé en regard de la face utile lb laser, à proximité de la face d'entrée de la fibre optique et adapté à capter une partie de la lumière émise par le laser en direction du substrat principal. Grâce à ces dispositions, c'est la lumière émise par le laser du côté de la fibre optique, sans réflexion sur une surface, qui est utilisée pour détecter un dysfonctionnement du laser ou pour contrôler et réguler la puissance lumineuse émise par le laser, ce qui évite de prévoir un dispositif optique complexe et de subir des effets d'encrassement d'une surface de réflexion. De plus, la réalisation et l'implantation d'un capteur sur le substrat principal sont aisées. Le dispositif optoélectronique peut être utilisé pour transmettre des signaux optiques à distance, par exemple pour véhiculer des signaux de télécommunication. D'autres avantages de la présente invention sont une puissance surveillée plus importante, augmentant le rapport signal/bruit et une répétabilité du niveau de puissance accrue par rapport à l'état de l'art. Le capteur peut ainsi être utilisé pour détecter un éventuel dysfonctionnement du VCSEL ou pour réguler sa puissance moyenne. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, sur ledit substrat d'accueil, pour au moins un laser, un circuit de commande du pilote et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande de pilote et, d'autre part, au laser et permettant la propagation d'un signal hyperfréquence entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. Grâce à ces dispositions, le laser peut émettre de signaux optiques hyperfréquence. Selon des caractéristiques particulières, le substrat d'accueil du laser est attaché, par des billes fusibles, au substrat principal. Grâce à ces dispositions, la technique d'assemblage dite "flip-chip" ou "IBM C4" peut être mise en oeuvre, ce qui assure une très bonne précision et une très haute répétitivité de la fabrication du dispositif, évitant ainsi d'avoir à allumer le laser pour effectuer le positionnement ou l'étalonnage du capteur. Selon des caractéristiques particulières, le capteur optoélectronique comporte une photodiode. Selon des caractéristiques particulières, ladite photodiode est de type métal-semiconducteur-métal. Grâce à ces dispositions, le coût fabrication dudit capteur est très faible. Selon des caractéristiques particulières, le substrat d'accueil du laser porte un miroir sur la face de ce substrat opposée à la face utile dudit laser. Grâce à ces dispositions, la puissance du laser est augmentée. Selon des caractéristiques particulières, le capteur optoélectronique comporte une couche antireflet en regard dudit laser. On évite ainsi une perte de lumière par réflexion ou diffusion. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un substrat principal portant : - une pluralité de fibres optiques, - au moins un substrat d'accueil portant une pluralité de lasers à émission verticale dont rémission se fait sur une face dite "utile" en regard d'une fibre optique de ladite pluralité de fibres optiques et
- pour chaque laser, un capteur optoélectronique placé à proximité de la face d'entrée de la fibre optique correspondante et adapté à capter une partie de la lumière émise par ledit laser en direction du substrat principal. La présente invention est ainsi particulièrement bien adaptée au cas où l'on doit contrôler simultanément plusieurs lasers VCSELs placés dans un même boîtier : chaque laser VCSEL est alors muni d'une photodiode de contrôle mesurant individuellement sa puissance. En effet, dans ce cas, l'utilisation de réflexion sur une partie du boîtier ne permettrait pas de discriminer les puissances respectives des lasers VCSELs. Selon un septième aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication de dispositif optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de report, sur un substrat principal, d'un substrat d'accueil portant un laser à émission verticale dont l'émission se fait sur une face dite "utile" et d'un capteur optoélectronique placé en regard de la face utile du laser, à proximité de la face d'entrée de la fibre optique et adapté à capter une partie de la lumière émise par le laser en direction du substrat principal et - une étape de positionnement d'une fibre optique à proximité dudit capteur optoélectronique et en regard de ladite surface utile dudit laser. Les avantages, buts et caractéristiques du procédé étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. Huitième à quinzième aspects. La présente invention vise aussi un procédé et un dispositif d'encapsulation de composant électronique. Les technologies d'encapsulation et ou de mise en boîtier deviennent de plus en plus critiques tant en termes de performances, d'herméticité, de tenue aux chocs et vibrations et de tenue aux variations et cycles thermiques, qu'en termes de coût. De surcroît, la présentation ou « packaging » finale d'un composant ou d'un sous-système tend à être le plus souvent spécifique et doit satisfaire à la fois aux contraintes d'intégrité du composant ou du sous-système en même temps qu'aux contraintes d'une interface conviviale au niveau de son intégration dans un système quelconque. La nécessité de remplir les spécifications de tenue à des agressions du type environnementale, telles l'humidité ou les cycles de température de forte amplitude, entraîne la nécessité de disposer d'une mise en boîtier hermétique. La contrepartie réside dans la difficulté technologique à réaliser des traversées électriques ou optiques étanches permettant de maintenir une atmosphère neutre à l'intérieur du boîtier ou un vide poussé. Les traversées électriques sont le plus souvent des traversées verre-métal bien connues dans l'industrie du vide et de l'ultravide. Ces traversées représentent de surcroît un coût significatif impactant le produit final au-delà des objectifs de prix lorsque les marchés concernés représentent un volume important. Ceci est d'autant plus vrai lorsqu'il est nécessaire de rajouter une traversée optique impliquant une fibre optique. Les technologies utilisées dans le cas d'une fibre optique sont également des techniques du type soudure verre - métal. La difficulté qui se rajoute alors est dans le maintien de l'efficacité du couplage optique après soudure et sur la fragilisation de la fibre optique après soudure due à des contraintes induites par les paramètres du procédé de soudure notamment
la température. Le coût final, par exemple d'un laser en boîtier hermétique, est souvent prohibitif à cause des techniques employées et des faibles rendements de fabrication. De nombreuses recherches sont consacrées à la réalisation de boîtiers sur tranche silicium visant à intégrer directement le boîtier avec son circuit ou avec son ensemble multicircuit. La terminologie anglo-saxonne employée pour ces concepts est le "wafer level packaging" ou le boîtier au niveau du substrat. Ces techniques sont à même de résoudre les problèmes de coût associés aux technologies conventionnelles en réalisant des boîtiers de manière collective et à l'échelle du wafer. Ces techniques sont particulièrement adaptées à la microélectronique et à la photonique, domaines nécessitant une miniaturisation de plus en plus poussée. Aujourd'hui, l'herméticité est réalisée à partir de brasures métal (Aluminium, par exemple) obtenues à haute température. L'alignement du wafer boîtier avec le wafer circuits est obtenu, en général, par simple alignement mécanique. En règle générale, ces techniques présentent le défaut suivant : la température de brasure est élevée et peut détériorer les composants à encapsuler. De plus, l'alignement du boîtier encapsulant est imparfait et ne permet pas d'y inclure des composants optiques tel une lentille boule permettant le couplage du laser avec une fibre. Enfin, il est difficile de réaliser la brasure tout en maintenant le vide dans le boîtier. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. D'une manière générale, l'objet de certains aspects de la présente invention est d'utiliser les techniques de boîtier au niveau du wafer en résolvant les points mentionnés plus haut à savoir : - la réalisation de l'herméticité tant d'un point de vue électrique qu'au point de vue optique par des techniques autres que les soudures verre métal et - l'obtention de gains substantiels en termes de coût. L'invention vise aussi à réaliser, de manière collective et par les technologies conventionnelles de la microélectronique, une série de boîtiers sur tranche avec des caractéristiques qui permettent de réaliser l'assemblage de manière collective. L'invention propose une solution pour la réalisation du joint d'herméticité du boîtier à basse température. L'invention porte également sur la réalisation de traversées électriques et/ou optiques étanches permettant d'interfacer les éléments actifs électriques et/ou optiques incorporés à l'intérieur du boîtier étanche avec le milieu extérieur. Selon un huitième aspect, la présente invention vise à éviter l'effet de « plan de masse », qui perturbe les signaux transmis, généré par le boîtier métallique lorsque celui-ci se trouve trop proche d'une ligne hyperfréquence. A cet effet, selon son huitième aspect, la présente invention vise un procédé d'encapsulation d'au moins un composant électronique, qui comporte : - une étape de préparation d'un substrat comportant de réaliser une première couche de matériau diélectrique sur une première face dudit substrat, - une étape de réalisation d'une ligne conductrice sur ladite première couche de matériau diélectrique, - une étape de perçage d'un trou depuis une deuxième face du substrat opposée à ladite première face jusqu'à la ligne conductrice et - une étape de remplissage dudit trou avec un matériau conducteur.
Grâce à ces dispositions, les signaux et les lignes conductrices, notamment les lignes véhiculant des signaux hyperfréquences, sont éloignées du bord du boîtier métallique qui risquerait de les perturber à cause de l'effet « plan de masse ». Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape de réalisation d'une deuxième couche de matériau diélectrique sur la première couche de matériau diélectrique et sur la ligne conductrice. Grâce à ces dispositions, les risques que le trou endommage la ligne conductrice sont réduits. Selon un neuvième aspect, pour éviter les problèmes de positionnements, on prévoit, sur les bords du boîtier en appui sur le substrat, une réduction de la section du boîtier, par rapport à l'épaisseur moyenne du boîtier. On constitue ainsi un « couteau » qui s'enfonce dans le substrat, ou dans une couche intermédiaire solidaire du substrat et servant de joint entre le substrat et le boîtier. Ainsi, selon son neuvième aspect, la présente invention vise un procédé d'encapsulation d'au moins un composant électronique qui comporte : - une étape de préparation d'un boîtier présentant, sur ses bords destinés à être en appui sur le substrat portant chaque dit composant électronique, une épaisseur au moins deux fois plus faible que l'épaisseur moyenne dudit boîtier et - une étape de positionnement dudit boîtier sur ledit substrat, ledit couteau étant alors en appui sur ledit substrat. Corrélativement, le neuvième aspect de la présente invention vise un procédé d'encapsulation qui comporte : - une étape de préparation d'un substrat portant chaque dit composant électronique pour qu'il présente, en regard des bords d'un boîtier destinés à être en appui sur ledit substrat, un couteau présentant une épaisseur au moins deux fois plus faible que l'épaisseur moyenne dudit boîtier et - une étape de positionnement dudit boîtier sur ledit substrat, lesdits bords étant alors en appui sur ledit couteau. Selon des caractéristiques particulières, lesdits bords présentent une section essentiellement triangulaire. Grâce à ces dispositions, l'appui du boîtier sur le substrat est très concentré et interdit les mouvements de glissement ultérieurs du boîtier sur le substrat. Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une étape de réalisation d'un joint en matériau ductile sur lequel ledit couteau vient en appui lors de l'étape de positionnement. Grâce à ces dispositions, le couteau peut s'enfoncer dans ledit joint et assurer une meilleure étanchéité, en particulier lorsque le volume intérieur du boîtier est mis en dépression. Selon des caractéristiques particulières, ledit matériau ductile comporte de l'Indium. Selon des caractéristiques particulières, le procédé d'encapsulation tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte une étape de mise sous vide, au moins partiel, du volume constitué par ledit boîtier et ledit substrat. Grâce à ces dispositions le maintien en position du boîtier sur le substrat est assuré par la dépression créée à l'intérieur du boîtier. Le vide considéré est préférentiellement tel que la pression résiduelle est inférieure à 10"4 torr.
Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de mise sous vide, on fait fondre, dans une canalisation de pompage, du métal initialement disposé à la sortie de ladite canalisation. Grâce à ces dispositions, l'obturation de la canalisation de pompage est aisée et définitive. Selon des caractéristiques particulières, le métal à faire fondre présente, initialement, la forme d'une bille. Selon des caractéristiques particulières, le métal à faire fondre comporte de l'Indium. Grâce à chacune des ces dispositions, on réalise un micro-vanne à la sortie de la canalisation de pompage et, avec un chauffage de la bille à une température d'environ 170 °C, on obture ladite canalisation. Selon des caractéristiques particulières, au cours de la fusion dudit métal, on applique une légère surpression à l'extérieur du boîtier, par rapport au vide, au moins partiel, à l'intérieur du boîtier. Grâce à ces dispositions, le métal en fusion est aspiré à l'intérieur de la canalisation à obturer. Selon des caractéristiques particulières, le procédé tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte la réalisation de l'encapsulation de plusieurs composants sur un même substrat avec plusieurs boîtiers puis le découpage du substrat pour séparer les composants encapsulés avec leurs boîtiers. Grâce à ces dispositions, le coût d'encapsulation des composants électroniques est réduit. Selon un dixième aspect, la présente invention vise à réduire la complexité de réalisation d'une liaison optique entre un composant optoélectronique, par exemple un laser ou une photodiode, et une fibre optique se prolongeant à l'extérieur d'un boîtier comportant ledit composant optoélectronique. Ainsi, selon son dixième aspect, la présente invention vise un procédé d'encapsulation d'un composant optoélectronique mettant en œuvre de la lumière dans une bande spectrale prédéterminée, qui comporte : - une étape de préparation d'un boîtier pour y constituer une fenêtre de matériau au moins partiellement transparent dans ladite bande spectrale, - une étape de positionnement dudit boîtier en regard dudit composant optoélectronique de telle manière que ladite fenêtre se trouve en regard dudit composant et - une étape de positionnement d'une fibre optique sur ledit boîtier de telle manière qu'une face extrême de ladite fibre optique se trouve en regard de ladite fenêtre. Selon des caractéristiques particulières, ledit boîtier est constitué en matériau au moins partiellement transparent dans ladite bande spectrale. Corrélativement, le dixième aspect de la présente invention vise un procédé d'encapsulation d'un composant optoélectronique mettant en œuvre une bande spectrale de lumière, qui comporte : - une étape de préparation du substrat pour y constituer une fenêtre de matériau au moins partiellement transparent dans ladite bande spectrale, - une étape de positionnement dudit composant optoélectronique sur ledit substrat, de telle manière que ladite fenêtre se trouve en regard dudit composant et - une étape de positionnement d'une fibre optique sur ledit boîtier de telle manière qu'une face extrême de ladite fibre optique se trouve en regard de ladite fenêtre.
Selon des caractéristiques particulières, ladite fenêtre présente une épaisseur inférieure à 100 μm. Selon des caractéristiques particulières, ledit matériau au moins partiellement transparent dans ladite bande spectrale est du quartz. En effet, le quartz est transparent pour la longueur d'onde de 5 850nm et le silicium entre 1310nm et 1550nm, ces longueurs d'ondes étant couramment utilisés en optoélectronique. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de positionnement du boîtier en regard du composant optoélectronique, on reporte ledit composant optoélectronique sur ledit boîtier par une technologie mettant en œuvre des billes de matériau fusible. Cette technologie est connue0 sous le nom de « flip-chip ». Le positionnement du composant optoélectronique par rapport à la fenêtre est ainsi très précis, dans chaque dimension. Un onzième aspect de la présente invention vise à augmenter la précision de positionnement d'un boîtier par rapport à un composant électronique porté sur un substrat. A cet effet, selon un onzième aspect, la présente invention vise un procédé d'encapsulation,5 caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de constitution, sur le substrat et sur au moins une partie des bords du boîtier, de supports de bille ou de cylindre d'un matériau fusible, - une étape de dépôt de matériau fusible sur au moins une partie desdits supports de bille ou de cylindre,0 - une étape de fusion dudit matériau fusible, pour constituer lesdites billes ou cylindre avec des dimensions précisément déterminées et - une étape de positionnement de supports de billes ou de cylindre ne portant pas encore lesdites billes ou cylindre sur lesdites billes ou cylindres. Grâce à ces dispositions, le positionnement du boîtier sur le substrat est très précis et est5 contrôlé par la présence des billes. Toutes les caractéristiques particulières et générales des différents aspects de la présente invention constituent des caractéristiques particulières des aspects précédents de la présente invention et vise à constituer un procédé d'encapsulation présentant les avantages et caractéristiques particulières de chacun des aspects de la présente invention.0 Selon un douzième aspect, la présente invention vise un dispositif d'encapsulation d'au moins un composant électronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un substrat, - une première couche de matériau diélectrique sur une première face dudit substrat, - une ligne conductrice sur ladite première couche de matériau diélectrique,5 - un trou s'élongeant depuis une deuxième face du substrat opposée à ladite première face jusqu'à la ligne conductrice. Selon un treizième aspect, la présente invention vise un dispositif d'encapsulation d'au moins un composant électronique qui comporte : - un substrat portant chaque dit composant électronique et0 - un boîtier présentant, sur ses bords destinés à être en appui sur ledit substrat, un couteau d'une épaisseur au moins deux fois plus faible que l'épaisseur moyenne dudit boîtier.
Corrélativement, selon son treizjème aspect, la présente invention vise un dispositif d'encapsulation d'au moins un composant électronique, qui comporte : - un boîtier et - un substrat portant chaque dit composant électronique qui présente, en regard des bords d'un boîtier destinés à être en appui sur ledit substrat, un couteau présentant une épaisseur au moins deux fois plus faible que l'épaisseur moyenne dudit boîtier. Selon un quatorzième aspect, la présente invention vise un dispositif d'encapsulation d'un composant optoélectronique mettant en œuvre une bande spectrale de lumière, qui comporte : - un boîtier présentant une fenêtre de matériau au moins partiellement transparent dans ladite bande spectrale en regard dudit composant et - une fibre optique positionnée sur ledit boîtier de telle manière qu'une face extrême de ladite fibre optique se trouve en regard de ladite fenêtre. Selon un quinzième aspect, la présente invention vise un dispositif d'encapsulation d'un composant électronique qui comporte : - sur au moins une partie des bords d'un boîtier, des supports de bille ou de cylindre d'un matériau fusible, - un substrat portant ledit composant et, en regard des bords du boîtier, des supports de bille ou de cylindre d'un matériau fusible, - des billes ou un cylindre reliant lesdits supports de billes ou cylindres. Les avantages, buts et caractéristiques des différents aspects du dispositif objet de la présente invention étant similaires à ceux des différents aspects du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1a représente, schématiquement, une coupe d'un laser à émission par la tranche conventionnel ayant un contact en face avant et un contact en face arrière ; - la figure 1b représente, schématiquement, un laser à émission par la tranche conventionnel ayant les deux contacts en face avant ; - les figures 2a et 2b représentent un schéma de principe de l'invention et un exemple d'ensemble laser et dissipateur thermique tel que proposé dans l'invention ; - les figures 3a à 3k représentent, schématiquement, un procédé de fabrication de l'invention dans le cas d'un laser à émission latérale ou les deux contacts sont situés sur la même face ; - la figure 4 représente, schématiquement, une application de l'invention au cas particulier d'un laser à émission verticale ; - la figure 5 représente, schématiquement, en perspective, un premier mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - la figure 6 représente, schématiquement et en vue de face, le premier mode de réalisation illustré en figure 5 ; - la figure 7 représente, schématiquement, une partie du mode de réalisation particulier illustré en figure 5, avant assemblage ;
- la figure 8 représente, schématiquement, la partie du mode de réalisation illustré en figure 7 dans le substrat illustré en figure 6, après assemblage ; - la figure 9 représente un mode de réalisation particulier de la présente invention dans un dispositif à optiques parallèles ; - la figure 10 représente, en coupe, un ruban de fibres optiques et un porte-fibres mis en oeuvre dans le mode de réalisation illustré en figure 9 ; - la figure 11 représente, en coupe, un trou mis en oeuvre dans les modes de réalisation illustrés en figures 5 à 10 ; - la figure 12 représente, en coupe, un mode de réalisation particulier du couplage optique entre une fibre optique et un composant optoélectronique, couplage pouvant être mis en oeuvre dans les modes de réalisation particuliers illustrés en figures 5 à 11 ; - la figure 13 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention ; - la figure 14 représente, schématiquement, en section, un premier mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - les figures 15A et 15B représentent un logigramme d'étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier d'un procédé de fabrication du dispositif illustré en figure 14 ; - la figure 16 représente, schématiquement, en section, un deuxième mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - la figure 17 représente, schématiquement, en section, un troisième mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - la figure 18 représente un logigramme d'étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier d'un procédé de fabrication du dispositif illustré en figure 17 ; - la figure 19 représente, schématiquement, en coupe, un premier mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - les figures 20A et 20B représentent un logigramme d'étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier d'un procédé de fabrication du dispositif illustré en figure 19 ; - la figure 21 représente, schématiquement, en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier d'un dispositif objet de la présente invention, après assemblage ; - la figure 22 représente, schématiquement, en vue en coupe, un mode de réalisation particulier de traversée d'une ligne conductrice d'entrée ou de sortie de signaux électriques ; - les figures 23 à 26 représentent, schématiquement, un mode particulier de réalisation d'une succession d'étapes d'encapsulation dans un deuxième mode de réalisation particulier d'une encapsulation de composant électronique ; - les figures 27 et 28 représentent, schématiquement, un troisième mode de réalisation particulier d'une encapsulation de composant électronique ; - la figure 29 représente, schématiquement, un quatrième mode de réalisation particulier d'une encapsulation de composant électronique ; - la figure 30 représente, schématiquement, un quatrième mode de réalisation particulier d'une encapsulation de composant électronique, adaptée à l'encapsulation d'un composant optoélectronique ;
- la figure 31 représente, schématiquement, un cinquième mode de réalisation particulier d'une encapsulation de composant électronique, adaptée à l'encapsulation d'un composant optoélectronique et - la figure 32 représente, schématiquement, un mode de réalisation d'une étanchéification d'un boîtier par micro-vanne. On observe que les figures 1 à 4 se rapportent qu premier aspect de la présente invention, les figures 5 à 13 se rapportent aux deuxième et troisième aspect de la présente invention, les figures 14 à 18 aux quatrième et cinquième aspect de la présente invention, les figures 19 à 21 au sixième et septième aspects de la présente invention et les figures 22 à 32 aux huitième à quinzième aspect de la présente invention. Chacun des aspects de l'invention peut être considéré comme une invention à part entière mais les différents aspects de la présente invention sont destinés à être combinés pour fabriquer des circuits électroniques et, particulièrement, des circuits optoélectroniques. Premier aspect. La figure 1a représente l'empilement conventionnel des diodes lasers à semi-conducteurs bien connues de l'homme de l'art. On distingue ainsi, les couches de confinement optiques et électriques 101, les couches 105 de confinement de la cavité optique et la couche d'émission 104 où se réalise l'effet laser. L'injection des porteurs est obtenue par la réalisation de deux contacts 100 dont l'un est en face avant et l'autre via la face arrière, généralement ces deux contacts injectent les trous et des électrons respectivement qui vont se recombiner dans la zone active d'émission 104 pour émettre de la lumière. La variante représentée sur la figure 1b, concerne la même structure de laser conventionnelle ou le contact en face arrière est reporté en face par des étapes de gravure additionnelles. Ces deux structures sont réalisées sous forme de puces manipulables. La figure 2a propose le schéma de principe de l'invention et son application au cas d'une diode laser à émission latérale ou les contacts sont face avant et face arrière, figure 2b et uniquement sur la face avant, figure 2c. Le schéma de principe de l'invention, figure 2a, est représenté dans sa forme finale. Il est clair que le procédé de réalisation lui-même contribue au caractère original de l'ensemble et sera décrit plus bas. L'invention consiste à hybrider par retournement avec des billes de soudure 107 (technique dite de « flip chip ») un composant optique ou électronique 108 sur un support en semi-conducteur 106, par exemple en silicium, où sont préalablement intégrées les lignes d'interconnexions nécessaires au fonctionnement du composant 108. D'autres types de support sont possibles tels que : le carbure de silicium, le nitrure d'aluminium, le nitrure de gallium. Dans un niveau de complexité plus élevé, le générateur de courant et de modulation de la diode laser peuvent être intégrés sur le seul dissipateur thermique reporté. De la même manière, l'un au moins des supports dissipateurs pourra intégrer l'électronique permettant le fonctionnement et /ou le contrôle de la diode laser. Les billes de soudure 107 réalisent les connexions électriques et permettent de drainer la chaleur du composant en fonctionnement vers le substrat semi-conducteur qui constitue un bon dissipateur thermique. Il clair pour l'homme de l'art que plus le nombre de billes 107 est grand, plus la surface de contact sera grande et plus le drainage thermique vers le substrat 106 est efficace. Un
procédé d'enrobage avec un élément polymère conducteur thermique mais isolant électrique permet d'améliorer la résistance thermique et de solidifier l'ensemble. La face arrière du composant 108 peut alors être utilisée pour intégrer soit par dépôt soit également par report un deuxième dissipateur thermique 109 réalisé dans des matériaux métalliques (Or, Cuivre, par ex.) ou connus pour leur grande propriétés de conduction thermique (carbure de silicium, nitrure d'aluminium, nitrure de gallium). La connectique électrique des lasers est ainsi réalisée en même temps que les dissipateurs thermiques soient directement en face arrière du laser soit par report d'un matériau à forte conductivité thermique. Ce montage et procédé peut être directement appliqué au montage de diodes lasers couvrant la gamme de longueurs d'onde allant de 0,6μm à 2μm suivant les deux configurations (contacts face avant et arrière, figure 1a, et contacts sur la face avant, figure 1b. La figure 2b montre un exemple de configuration. Dans ce cas particulier, le deuxième dissipateur thermique est reporté et soudé par billes 107. Il permet également d'assurer la connexion électrique sur la face arrière de la diode laser 112 via des billes 109 connectées aux lignes d'alimentation du composant intégrées sur le substrat semi-conducteur 106. Un deuxième enrobage 110 permet de solidifier l'ensemble et également d'améliorer le contact thermique entre 109 et 112. Dans le cas particulier d'une diode laser ayant les deux contacts en face avant, l'assemblage est alors très proche du schéma de principe. Le report du deuxième dissipateur thermique peut être dans ce cas réalisé soit - par croissance électrolytique direct du métal sur la face arrière du composant sur des épaisseurs supérieures à 50μm par report d'un bloc de métal collé par une colle à bonne conduction thermique. Le dissipateur peut être alors complètement intégré au boîtier ou être le boîtier ce qui améliore nettement la surface thermique d'échange. C'est ce deuxième cas particulier qui est représenté sur la figure 2c. La figure 3 propose et détaille un exemple de procédé de fabrication modulable suivant les caractéristiques géométriques et topologiques du laser utilisé. Il s'applique aux lasers à émission latérale avec contacts n et p en face avant ainsi qu'aux lasers à émission verticale dit VCSEL. Le substrat 106, figure 3a, de départ intègre les lignes électriques d'alimentation du laser et les plots d'accrochage des billes de soudure pour la liaison. Il peut également comporter d'autres composants nécessaires au bon fonctionnement de l'émetteur laser considéré (éléments passifs capacitifs, inductifs, résistances, photodiodes, circuit de pilotage ...). Ce substrat peut être réalisé en silicium, le plus communément employé mais aussi en divers matériaux semi-conducteurs par exemple en nitrure d'aluminium (AIN), nitrure de Gallium (GaN), diamant. Dans un premier temps toutes les billes de soudure 107 seront réalisées, figure 3b, par les techniques conventionnelles. Ces billes seront préférentiellement de petite taille autour de 20μm de diamètre de manière à pouvoir en positionner le plus possible. Ces techniques impliquent différentes étapes technologiques de résinage, lithographie, ouverture des zones de contact, dépôt du matériau fusible (indium par exemple), formatage des billes. Le composant laser à émission latérale ou verticale est ensuite positionné et soudé par traitement thermique au réseau de billes qui assure ainsi la connexion électrique et le contact thermique entre le laser et le support semi-conducteur
dissipateur, figure 3c. Le composant est ensuite enrobé avec un polymère conducteur thermique et isolant électrique de manière 111 à assurer un maintien mécanique ainsi qu'un contact thermique aussi large que possible de la puce laser. Notons que suivant le procédé de soudure on peut avoir un phénomène d'auto-alignement de la puce. La réalisation des billes de soudure ainsi que les méthodes d'enrobage sont décrites dans les procédés relatifs aux brevets US 5496769 et FR9615348. On effectue ensuite un résinage 114, procédé classique en microélectronique. Un polissage de l'ensemble permet de planariser et de libérer la face arrière du composant, figure 3e. Le polissage permet également d'éliminer tout ou partie du substrat sur lequel a été réalisé le laser et qui généralement est du matériau GaAs ou InP considérés comme de mauvais conducteurs thermiques. Ceci est particulièrement recommandé dans le cas des lasers à émission verticale. A partir de cette étape, un dépôt métallique d'accrochage 115 est réalisé sur l'ensemble du substrat, figure 3f, permettant par la suite le dépôt électrolytique de ce même métal ou d'un autre métal. A ce stade, on peut définir la taille du dissipateur par les techniques conventionnelles de résinage et de photolithographie, figure 3g. Le dépôt est ensuite réalisé sur des épaisseurs allant de quelques dizaines de microns à 100μm, figure 3h. Les étapes représentées sur les figures 3i, 3j et 3k consistent à éliminer les différentes couches de résines par des solvants libérant ainsi l'ensemble de l'empilement du dispositif. Ces étapes sont des étapes technologiques connues de l'homme de l'art. Le procédé de fabrication dans le cas d'un laser à émission verticale est similaire. Il présente néanmoins la différence que nous allons préciser. Il est ainsi nécessaire de réaliser un trou dans le substrat de départ permettant l'émission de lumière vers le bas sans absorption dans le substrat 106 L'assemblage final est représenté en figure 4. Ce trou pourra servir de guide pour la fibre. Cette particularité peut être évité si le substrat de départ est transparent à la longueur d'onde d'émission du laser. Ce type d'assemblage est particulièrement intéressant pour les applications laser nécessitant de générer des fortes puissances mais aussi pour des fonctionnements à forte modulation d'intensité (par exemple un fonctionnement des diodes lasers à forte fréquence de modulation de 10GHz et au- delà) sans avoir à utiliser un refroidisseur externe du type Peltier. De plus dans cette configuration flip chip du composant, le substrat peut être intégralement retiré et remplacé par un matériau à haut pouvoir de dissipation. Ainsi, la chaleur est évacuée au plus proche de la jonction semi-conductrice. En effet un amincissement conventionnel peut difficilement être poussé en deçà d'une épaisseur de 100μm de substrat sans poser des problèmes de manipulation. L'invention est directement applicable également aux dispositifs électroniques de puissance tels les transistors bipolaires, transistors à effet de champ qui sont des composants possédant deux contacts en face avant et dont l'architecture et les matériaux sont compatibles avec le procédé décrit. Deuxième et troisième aspects. On observe, en figures 5 et 6, un substrat 501 préalablement équipé de plots métallisés 511 (voir figures 8 et 12) permettant le report par technologie flip-chip de divers composants électroniques et optoélectroniques, en particulier un composant optoélectronique 502, son circuit de commande 503 et un ou plusieurs composants électroniques (circuits intégrés) 504 (dans les figures, un seul composant 504 est représenté) nécessaires à la commande du composant optoélectronique
502 ou à la conversion du signal détecté si le composant est un détecteur, par exemple une photodiode, ainsi que les composants électroniques passifs nécessaires à leur fonctionnement (non représentés). Le composant optoélectronique 502 est, par exemple, un laser à émission verticale VCSEL pour l'émission d'un signal lumineux dans une fibre optique 507 ou une photodiode PIN ou à avalanche, pour détection et réception d'un signal lumineux issu de la fibre optique 507. Le substrat 501 peut être réalisé en divers matériaux (Silicium, Alumine, Quartz, ...) compatibles avec la réalisation sur une au moins de ses faces de pistes conductrices (non représentées) adaptées à la propagation d'un signal électrique hyperfréquence. Sur ce substrat on peut réaliser des plots métallisés sur lesquelles on dépose un matériau fusible, par exemple l'indium, susceptible lors d'une refusion de se reformer en billes de diamètre contrôlé, typiquement entre 5 μm et 500μm. C'est le procédé de microbillage connu sous le nom de « flip-chip ». Dans les deux cas, de laser ou de photodiodes, le composant optoélectronique 502 est équipé de plots métalliques coïncidents avec la position des billes du substrat 501. L'utilisation d'un report de type flip-chip est motivé par les bonnes performances hyperfréquence de cette technologie et par ses propriétés d'auto-alignement du composant 502 permettant ainsi de maîtriser sa position par rapport au trou 510 de guidage de la fibre optique 507. De ce fait, la présente invention réalise un alignement passif de la fibre optique 507 et du composant optoélectronique 502 dans le plan du substrat 501. Le substrat 501 , illustré en vue de face en figure 6, est percé d'un trou 510 débouchant situé en regard de la zone d'émission lumineuse du laser ou de la zone de réception de la photodiode. Le trou 510 réalisé dans le substrat 501 peut être obtenu par différents procédés tels que la gravure sèche ou le perçage par laser. La forme du trou 510 n'est pas nécessairement circulaire : il peut s'agir de toute forme géométrique dans laquelle peut s'inscrire un cercle du diamètre de la fibre optique à insérer, typiquement de 125 à 130 μm (voir figure 11). Dans un porte fibre ou férule 506, la fibre optique 507, par exemple en silice, est montée maintenue par collage ou tout autre moyen de fixation (brasage, soudage, scellement verre- verre,...). L'une des faces du porte-fibre 506 est en contact avec la face du substrat 501 opposée à la face accueillant le composant optoélectronique 502. Ce porte-fibre ou férule 506 apparaît en vue de coupe en figures 7 et 8. Elle est constituée d'un capillaire 508, par exemple en céramique, contenant la fibre optique 507, le capillaire 508 étant inséré dans un corps extérieur 509 qui peut être en métal ou tout autre matériau. La partie du porte- fibre 506 en contact avec la fibre optique 507 est le capillaire 508, muni d'un trou dont le diamètre est voisin du diamètre extérieur de la fibre optique 507. Les pièces constituant le porte-fibre 506 peuvent être fixées entre elles de différentes manières, par exemple par emmanchement, collage ou soudage. La fibre optique 507 peut être monomode ou multimode suivant l'application visée et la longueur d'onde d'émission utilisée. Une partie 512 de la fibre optique 507 dépasse du porte-fibre ou férule 506 d'une longueur L déterminée à l'avance en connaissant l'évolution de la puissance couplée du laser dans la fibre ou de la fibre dans la photodiode, en fonction de l'écart entre ces deux composants et de l'épaisseur du substrat 501. La longueur de dépassement L peut être maîtrisée
avec une très faible dispersion, par exemple en utilisant un procédé de clivage ou découpe de la fibre optique 507 par laser, ou un procédé de polissage de l'extrémité de la fibre optique 507. La figure 8 illustre la configuration définitive du module optique une fois le porte-fibre ou férule 506 assemblée au substrat 501 , la partie 512 de la fibre optique 507 qui dépasse du porte-fibre 506 étant insérée dans le trou 510 jusqu'à mise en contact du porte-fibre et du substrat 501. La distance entre la zone active du composant optoélectronique et le substrat est déterminée par la hauteur h des billes fusibles 511 , connue avec précision. L'écart résiduel e entre le composant optoélectronique et la fibre optique 507 vaut donc (voir figure 12) : e = s + h - L Ainsi, la longueur de dépassement L est déterminée afin qu'une fois la fibre optique 507 placée dans le trou 510 et le porte fibre 506 étant en butée sur la surface du substrat 501 opposée à la surface de montage des composants optoélectroniques, l'écart résiduel e entre la surface active du composant optoélectronique 502 et l'extrémité clivée de la fibre optique 507 correspondant au taux de couplage de la lumière recherché. Le taux de couplage recherché peut être volontairement limité afin de ne pas dépasser des niveaux de puissance couplés dans la fibre incompatible avec les niveaux de sécurité oculaires requis par les normes en vigueur. De ce fait, la présente invention réalise un alignement passif de la fibre optique 507 et du composant optoélectronique 502 dans la direction perpendiculaire au plan du substrat 501. L'espace d'épaisseur e séparant la fibre optique 507 et le composant optoélectronique 502 peut en outre être rempli avec une colle ou un autre matériau transparent (voir figure 12) dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique 507, par exemple 1 ,5 environ pour certains verres ou silices. L'extrémité de la fibre optique 507 peut également être équipée d'une microlentille (non représentée) et/ou être à cœur étendu et/ou recouverte d'un traitement antireflet, afin d'optimiser le taux de couplage du composant optoélectronique et de la fibre optique 507. Préférentiellement, les opérations de préparation du substrat 501 et de report du composant optoélectronique 502 et des composants électroniques 503 et 504 sont réalisées collectivement sur une plaque (wafer) d'un même matériau, cette plaque étant par la suite découpée aux dimensions d'un substrat individuel 501. On diminue ainsi le coût de fabrication par une approche collective. On observe, en figure 9, que la présente invention, dont les caractéristiques sont décrites ci- dessus pour un seul composant optoélectronique 502, peut être facilement mis en oeuvre dans des applications dites d'optique parallèle dans lesquelles on souhaite aligner simultanément plusieurs lasers à émission verticale ou plusieurs photodiodes 522 à un ruban de fibres optiques 540, dont le nombre est, typiquement de 4, 8 ou 12. A cet effet, on place le ruban de fibres optiques 540 dans un porte-fibres ou férule multifibresAccording to particular characteristics, said photodiode is of PIN type and / or of avalanche type.
According to particular characteristics, the optoelectronic sensor comprises an anti-reflection layer facing said laser. This avoids loss of light by reflection or scattering. According to particular characteristics, the optoelectronic device as succinctly explained above comprises an optical fiber facing the useful face of the laser. Thanks to these provisions, the device can be used to transmit optical signals remotely, for example to convey telecommunication signals. According to particular characteristics, the optoelectronic device as succinctly described above comprises: - a plurality of vertical emission lasers, the emission of which is carried out on the one hand on a face called "useful" opposite an optical system putting using the rays emitted by said useful face of said laser and, on the other hand, on a face opposite to said useful face, said plurality of lasers being transferred onto at least one receiving substrate and - for each laser, an optoelectronic sensor adapted to capture all or part of the light emitted by the laser from the face opposite the useful face. The present invention is thus particularly well suited to the case where it is necessary to simultaneously control several VCSELs lasers placed in the same housing: each VCSEL laser is then provided with a control photodiode individually measuring its power through its host substrate. Indeed, in this case, the use of reflection on a part of the housing would not allow the respective powers of the VCSELs lasers to be discriminated. According to a fifth aspect, the present invention relates to a method for manufacturing an optoelectronic device, characterized in that it comprises: - a step of transferring, onto a receiving substrate, a laser with vertical emission, the emission of which is done on the one hand on a face called "useful" opposite an optical system using the rays emitted by said useful face of said laser and, on the other hand, on a face opposite to said useful face and - a step positioning an optoelectronic sensor adapted to capture all or part of the light emitted by the laser from the face opposite the useful face. According to particular characteristics, the method as succinctly set out above comprises a step of drilling the receiving substrate carrying the laser by its face opposite to its useful surface, preceding the step of positioning the optoelectronic sensor. The advantages, aims and characteristics of the method being similar to those of the device as succinctly set out above, they are not repeated here. Sixth and seventh aspects. The present invention also relates to a device making it possible to control the power of the VCSEL laser by detecting, directly, without reflection, the light power emitted on the side of the useful surface of the VCSEL laser, on a main substrate which carries an optical fiber. Thus, according to a sixth aspect, the present invention relates to an optoelectronic device, characterized in that it comprises a main substrate carrying: - an optical fiber, - a receiving substrate carrying a laser with vertical emission, the emission of which takes place on a face called "useful" opposite said optical fiber and
- an optoelectronic sensor placed opposite the useful side lb laser, near the entry face of the optical fiber and adapted to capture part of the light emitted by the laser in the direction of the main substrate. Thanks to these provisions, it is the light emitted by the laser on the side of the optical fiber, without reflection on a surface, which is used to detect a malfunction of the laser or to control and regulate the light power emitted by the laser, this which avoids providing a complex optical device and undergoing fouling effects from a reflection surface. In addition, the production and installation of a sensor on the main substrate are easy. The optoelectronic device can be used to transmit optical signals remotely, for example to convey telecommunication signals. Other advantages of the present invention are a higher monitored power, increasing the signal / noise ratio and a repeatability of the increased power level compared to the state of the art. The sensor can thus be used to detect a possible malfunction of the VCSEL or to regulate its average power. According to particular characteristics, the optoelectronic device as briefly described above comprises, on said receiving substrate, for at least one laser, a driver control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit of pilot and, on the other hand, laser and allowing the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. Thanks to these arrangements, the laser can emit optical microwave signals. According to particular characteristics, the laser receiving substrate is attached, by fusible balls, to the main substrate. Thanks to these arrangements, the so-called "flip-chip" or "IBM C4" assembly technique can be implemented, which ensures very good precision and very high repeatability in the manufacture of the device, thus avoiding having to turn on the laser to perform positioning or calibration of the sensor. According to particular characteristics, the optoelectronic sensor comprises a photodiode. According to particular characteristics, said photodiode is of the metal-semiconductor-metal type. Thanks to these provisions, the manufacturing cost of said sensor is very low. According to particular characteristics, the laser receiving substrate carries a mirror on the face of this substrate opposite the useful face of said laser. Thanks to these arrangements, the power of the laser is increased. According to particular characteristics, the optoelectronic sensor comprises an antireflection layer facing said laser. This avoids loss of light by reflection or scattering. According to particular characteristics, the optoelectronic device as succinctly described above comprises a main substrate carrying: - a plurality of optical fibers, - at least one receiving substrate carrying a plurality of lasers with vertical emission whose remission takes place on a face called "useful" opposite an optical fiber of said plurality of optical fibers and
- For each laser, an optoelectronic sensor placed near the input face of the corresponding optical fiber and adapted to capture part of the light emitted by said laser towards the main substrate. The present invention is thus particularly well suited to the case where it is necessary to simultaneously control several VCSELs lasers placed in the same housing: each VCSEL laser is then provided with a photodiode for monitoring individually measuring its power. Indeed, in this case, the use of reflection on a part of the housing would not allow the respective powers of the VCSELs lasers to be discriminated. According to a seventh aspect, the present invention relates to a method for manufacturing an optoelectronic device, characterized in that it comprises: - a step of transferring, onto a main substrate, a receiving substrate carrying a laser with vertical emission, the emission takes place on a so-called "useful" face and an optoelectronic sensor placed opposite the useful face of the laser, close to the input face of the optical fiber and adapted to capture part of the light emitted by the laser towards the main substrate and - a step of positioning an optical fiber near said optoelectronic sensor and facing said useful surface of said laser. The advantages, aims and characteristics of the method being similar to those of the device as succinctly set out above, they are not repeated here. Eighth to fifteenth aspects. The present invention also relates to a method and a device for encapsulating an electronic component. Encapsulation and / or packaging technologies are becoming more and more critical both in terms of performance, hermeticity, resistance to shocks and vibrations and resistance to variations and thermal cycles, as well as in terms of cost. In addition, the final presentation or “packaging” of a component or subsystem tends to be most often specific and must satisfy both the integrity constraints of the component or subsystem at the same time as 'to the constraints of a user-friendly interface in terms of its integration into any system. The need to fulfill the specifications for resistance to environmental type aggressions, such as humidity or high amplitude temperature cycles, leads to the need for hermetic packaging. The counterpart lies in the technological difficulty in making leak-proof electrical or optical crossings making it possible to maintain a neutral atmosphere inside the housing or a high vacuum. Electrical bushings are most often glass-metal bushings well known in the vacuum and ultrahigh vacuum industry. These crossings also represent a significant cost impacting the final product beyond the price targets when the markets concerned represent a large volume. This is all the more true when it is necessary to add an optical crossing involving an optical fiber. The technologies used in the case of an optical fiber are also techniques of the glass-metal welding type. The added difficulty then is in maintaining the efficiency of the optical coupling after soldering and on the embrittlement of the optical fiber after soldering due to constraints induced by the parameters of the soldering process in particular.
temperature. The final cost, for example of a laser in an airtight housing, is often prohibitive because of the techniques used and the low manufacturing yields. Numerous researches are devoted to the production of packages on silicon wafer aiming at directly integrating the package with its circuit or with its multicircuit assembly. The Anglo-Saxon terminology used for these concepts is "wafer level packaging" or the case at the level of the substrate. These techniques are able to solve the cost problems associated with conventional technologies by making housings collectively and on a wafer scale. These techniques are particularly suitable for microelectronics and photonics, fields requiring increasingly advanced miniaturization. Today, hermeticity is achieved using metal solders (aluminum, for example) obtained at high temperature. The alignment of the wafer box with the wafer circuits is generally obtained by simple mechanical alignment. As a general rule, these techniques have the following defect: the soldering temperature is high and can deteriorate the components to be encapsulated. In addition, the alignment of the encapsulating housing is imperfect and does not allow it to include optical components such as a ball lens allowing the coupling of the laser with a fiber. Finally, it is difficult to make the solder while maintaining the vacuum in the housing. The invention aims to remedy these drawbacks. In general, the object of certain aspects of the present invention is to use the housing techniques at the level of the wafer by resolving the points mentioned above, namely: - achieving hermeticity at one point from an electrical point of view than from an optical point of view by techniques other than glass-to-metal welds and - obtaining substantial savings in terms of cost. The invention also aims to achieve, collectively and by conventional microelectronics technologies, a series of boxes on edge with characteristics which allow the assembly to be carried out collectively. The invention proposes a solution for producing the hermeticity seal of the housing at low temperature. The invention also relates to the production of sealed electrical and / or optical bushings making it possible to interface the active electrical and / or optical elements incorporated inside the sealed housing with the external environment. According to an eighth aspect, the present invention aims to avoid the “ground plane” effect, which disturbs the transmitted signals, generated by the metal case when the latter is too close to a microwave line. To this end, according to its eighth aspect, the present invention relates to a method of encapsulation of at least one electronic component, which comprises: - a step of preparing a substrate comprising making a first layer of dielectric material on a first face of said substrate, - a step of producing a conductive line on said first layer of dielectric material, - a step of drilling a hole from a second face of the substrate opposite said first face to the conductive line and - a step of filling said hole with a conductive material.
Thanks to these provisions, the signals and the conductive lines, in particular the lines carrying microwave signals, are distant from the edge of the metal case which would risk disturbing them because of the “ground plane” effect. According to particular characteristics, the method as succinctly described above comprises a step of producing a second layer of dielectric material on the first layer of dielectric material and on the conductive line. Thanks to these provisions, the risks of the hole damaging the conductive line are reduced. According to a ninth aspect, to avoid the problems of positioning, provision is made, on the edges of the housing bearing on the substrate, for a reduction in the section of the housing, compared to the average thickness of the housing. A “knife” is thus formed which sinks into the substrate, or into an intermediate layer integral with the substrate and serving as a seal between the substrate and the housing. Thus, according to its ninth aspect, the present invention relates to a method of encapsulation of at least one electronic component which comprises: - a step of preparing a housing having, on its edges intended to be supported on the substrate carrying each said electronic component, a thickness at least twice as thin as the average thickness of said housing and - a step of positioning said housing on said substrate, said knife then being supported on said substrate. Correlatively, the ninth aspect of the present invention relates to an encapsulation method which comprises: - a step of preparing a substrate carrying each said electronic component so that it has, opposite the edges of a housing intended to be in support on said substrate, a knife having a thickness at least twice as thin as the average thickness of said housing and - a step of positioning said housing on said substrate, said edges then being supported on said knife. According to particular characteristics, said edges have an essentially triangular section. Thanks to these provisions, the support of the housing on the substrate is very concentrated and prevents subsequent sliding movements of the housing on the substrate. According to particular characteristics, the method as succinctly described above comprises a step of producing a joint of ductile material on which said knife comes to bear during the positioning step. Thanks to these provisions, the knife can sink into said seal and ensure a better seal, in particular when the interior volume of the housing is placed under vacuum. According to particular characteristics, said ductile material comprises Indium. According to particular characteristics, the encapsulation method as succinctly set out above, comprises a step of evacuating, at least partially, the volume constituted by said case and said substrate. Thanks to these arrangements, the position of the housing on the substrate is maintained by the vacuum created inside the housing. The vacuum considered is preferably such that the residual pressure is less than 10"4 torr.
According to particular characteristics, during the vacuuming step, metal is melted, in a pumping pipe, initially placed at the outlet of said pipe. Thanks to these provisions, the obturation of the pumping pipe is easy and final. According to particular characteristics, the metal to be melted initially has the shape of a ball. According to particular characteristics, the metal to be melted comprises Indium. Thanks to each of these arrangements, a micro-valve is produced at the outlet of the pumping pipe and, with heating of the ball to a temperature of approximately 170 ° C., said pipe is closed. According to particular characteristics, during the melting of said metal, a slight overpressure is applied to the outside of the housing, relative to the vacuum, at least partial, inside the housing. Thanks to these provisions, the molten metal is sucked inside the pipe to be closed. According to particular characteristics, the method as succinctly set out above, comprises the encapsulation of several components on the same substrate with several housings then the cutting of the substrate to separate the encapsulated components with their housings. Thanks to these provisions, the cost of encapsulating electronic components is reduced. According to a tenth aspect, the present invention aims to reduce the complexity of producing an optical link between an optoelectronic component, for example a laser or a photodiode, and an optical fiber extending outside of a housing comprising said component. optoelectronics. Thus, according to its tenth aspect, the present invention relates to a method of encapsulation of an optoelectronic component using light in a predetermined spectral band, which comprises: - a step of preparing a housing to constitute a window therein of material at least partially transparent in said spectral band, - a step of positioning said housing opposite said optoelectronic component so that said window is facing said component and - a step of positioning an optical fiber on said housing such that an end face of said optical fiber is located opposite said window. According to particular characteristics, said housing is made of at least partially transparent material in said spectral band. Correlatively, the tenth aspect of the present invention relates to a method of encapsulation of an optoelectronic component using a spectral band of light, which comprises: - a step of preparing the substrate to constitute therein a window of at least partially transparent material in said spectral band, - a step of positioning said optoelectronic component on said substrate, so that said window is facing said component and - a step of positioning an optical fiber on said housing so that one side end of said optical fiber is located opposite said window.
According to particular characteristics, said window has a thickness of less than 100 μm. According to particular characteristics, said material at least partially transparent in said spectral band is quartz. Indeed, quartz is transparent for the wavelength of 5 850nm and silicon between 1310nm and 1550nm, these wavelengths being commonly used in optoelectronics. According to particular characteristics, during the step of positioning the housing opposite the optoelectronic component, said optoelectronic component is transferred to said housing by a technology implementing balls of fusible material. This technology is known as the "flip-chip". The positioning of the optoelectronic component relative to the window is thus very precise, in each dimension. An eleventh aspect of the present invention aims to increase the positioning accuracy of a housing relative to an electronic component carried on a substrate. To this end, according to an eleventh aspect, the present invention relates to an encapsulation process, characterized in that it comprises: - a step of constituting, on the substrate and on at least part of the edges of the housing, supports of ball or cylinder of a fusible material, - a step of depositing fusible material on at least a portion of said ball or cylinder supports, 0 - a step of melting said fusible material, to form said balls or cylinder with precisely determined dimensions and - a step of positioning ball or cylinder supports not yet carrying said balls or cylinder on said balls or cylinders. Thanks to these provisions, the positioning of the housing on the substrate is very precise and is controlled by the presence of the balls. All the particular and general characteristics of the various aspects of the present invention constitute particular characteristics of the preceding aspects of the present invention and aims to constitute an encapsulation process having the advantages and particular characteristics of each of the aspects of the present invention. a twelfth aspect, the present invention relates to a device for encapsulating at least one electronic component, characterized in that it comprises: - a substrate, - a first layer of dielectric material on a first face of said substrate, - a line conductive on said first layer of dielectric material, a hole extending from a second face of the substrate opposite said first face to the conductive line. According to a thirteenth aspect, the present invention relates to a device for encapsulating at least one electronic component which comprises: - a substrate carrying each said electronic component and 0 - a housing having, on its edges intended to be supported on said substrate, a knife with a thickness at least twice as thin as the average thickness of said housing.
Correlatively, according to its thirteenth aspect, the present invention relates to a device for encapsulating at least one electronic component, which comprises: - a housing and - a substrate carrying each said electronic component which has, opposite the edges of a housing intended to be supported on said substrate, a knife having a thickness at least twice as thin as the average thickness of said housing. According to a fourteenth aspect, the present invention relates to a device for encapsulating an optoelectronic component implementing a spectral light band, which comprises: - a housing having a window of material at least partially transparent in said spectral band opposite said spectrum component and - an optical fiber positioned on said housing such that an end face of said optical fiber is located opposite said window. According to a fifteenth aspect, the present invention relates to a device for encapsulating an electronic component which comprises: - on at least part of the edges of a housing, ball or cylinder supports of a fusible material, - a substrate carrying said component and, opposite the edges of the housing, ball or cylinder supports of a fusible material, - balls or a cylinder connecting said ball or cylinder supports. The advantages, aims and characteristics of the various aspects of the device which are the subject of the present invention being similar to those of the various aspects of the method which is the subject of the present invention, they are not repeated here. Other advantages, aims and characteristics of the present invention will emerge from the description which follows, given for explanatory purposes and in no way limitative with regard to the appended drawings, in which: - Figure 1a shows, schematically, a section of a conventional wafer emission laser having a contact on the front face and a contact on the rear face; - Figure 1b shows, schematically, a laser with conventional wafer emission having the two contacts on the front face; - Figures 2a and 2b show a block diagram of the invention and an example of laser assembly and heat sink as proposed in the invention; - Figures 3a to 3k show, schematically, a manufacturing method of the invention in the case of a laser with lateral emission or the two contacts are located on the same face; - Figure 4 shows, schematically, an application of the invention to the particular case of a vertical emission laser; - Figure 5 shows, schematically, in perspective, a first particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figure 6 shows, schematically and in front view, the first embodiment illustrated in Figure 5; - Figure 7 shows, schematically, a part of the particular embodiment illustrated in Figure 5, before assembly;
- Figure 8 shows, schematically, the part of the embodiment illustrated in Figure 7 in the substrate illustrated in Figure 6, after assembly; - Figure 9 shows a particular embodiment of the present invention in a device with parallel optics; - Figure 10 shows, in section, a ribbon of optical fibers and a fiber holder used in the embodiment illustrated in Figure 9; - Figure 11 shows, in section, a hole used in the embodiments illustrated in Figures 5 to 10; - Figure 12 shows, in section, a particular embodiment of the optical coupling between an optical fiber and an optoelectronic component, coupling can be implemented in the particular embodiments illustrated in Figures 5 to 11; - Figure 13 shows, in the form of a flowchart, steps implemented in a particular embodiment of the method of the present invention; - Figure 14 shows, schematically, in section, a first particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figures 15A and 15B show a flow diagram of steps implemented in a particular embodiment of a method of manufacturing the device illustrated in Figure 14; - Figure 16 shows, schematically, in section, a second particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figure 17 shows, schematically, in section, a third particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figure 18 shows a flow diagram of steps implemented in a particular embodiment of a method of manufacturing the device illustrated in Figure 17; - Figure 19 shows, schematically, in section, a first particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figures 20A and 20B represent a flow diagram of steps implemented in a particular embodiment of a method of manufacturing the device illustrated in Figure 19; - Figure 21 shows, schematically, in section, a second particular embodiment of a device object of the present invention, after assembly; - Figure 22 shows, schematically, in sectional view, a particular embodiment of crossing a conductive line input or output of electrical signals; - Figures 23 to 26 show, schematically, a particular embodiment of a succession of encapsulation steps in a second particular embodiment of an encapsulation of electronic component; - Figures 27 and 28 show, schematically, a third particular embodiment of an encapsulation of electronic component; - Figure 29 shows, schematically, a fourth particular embodiment of an encapsulation of electronic component; - Figure 30 shows, schematically, a fourth particular embodiment of an encapsulation of electronic component, adapted to the encapsulation of an optoelectronic component;
- Figure 31 shows, schematically, a fifth particular embodiment of an encapsulation of an electronic component, adapted to the encapsulation of an optoelectronic component and - Figure 32 shows, schematically, an embodiment of a sealing d '' a housing by micro-valve. It is observed that FIGS. 1 to 4 relate to the first aspect of the present invention, FIGS. 5 to 13 relate to the second and third aspect of the present invention, FIGS. 14 to 18 to the fourth and fifth aspect of the present invention, Figures 19 to 21 to the sixth and seventh aspects of the present invention and Figures 22 to 32 to the eighth to fifteenth aspect of the present invention. Each aspect of the invention can be considered a full-fledged invention, but the different aspects of the present invention are intended to be combined to manufacture electronic circuits and, in particular, optoelectronic circuits. First aspect. FIG. 1a represents the conventional stack of semiconductor laser diodes well known to those skilled in the art. A distinction is thus made between the optical and electrical confinement layers 101, the confinement layers 105 of the optical cavity and the emission layer 104 where the laser effect is produced. The injection of the carriers is obtained by the realization of two contacts 100 of which one is on the front face and the other via the rear face, generally these two contacts inject the holes and electrons respectively which will recombine in the active area 104 to emit light. The variant shown in FIG. 1b relates to the same conventional laser structure where the contact on the rear face is transferred to the face by additional etching steps. These two structures are produced in the form of manipulable chips. FIG. 2a proposes the block diagram of the invention and its application to the case of a laser diode with lateral emission where the contacts are front face and rear face, figure 2b and only on the front face, figure 2c. The block diagram of the invention, Figure 2a, is shown in its final form. It is clear that the production process itself contributes to the original character of the assembly and will be described below. The invention consists in hybridizing by inversion with solder balls 107 (so-called “flip chip” technique) an optical or electronic component 108 on a semiconductor support 106, for example made of silicon, where the lines d interconnections necessary for the operation of component 108. Other types of support are possible such as: silicon carbide, aluminum nitride, gallium nitride. In a higher level of complexity, the current generator and modulation of the laser diode can be integrated on the only heat sink reported. In the same way, at least one of the dissipative supports will be able to integrate the electronics allowing the operation and / or the control of the laser diode. The solder balls 107 make the electrical connections and make it possible to drain the heat from the component in operation towards the semiconductor substrate which constitutes a good heat sink. It is clear to a person skilled in the art that the greater the number of balls 107, the greater the contact surface and the more efficient the thermal drainage to the substrate 106. A
coating process with a thermally conductive but electrically insulating polymer element makes it possible to improve the thermal resistance and solidify the whole. The rear face of the component 108 can then be used to integrate either by deposition or also by transfer a second heat sink 109 made of metallic materials (Gold, Copper, for example) or known for their great thermal conduction properties (carbide of silicon, aluminum nitride, gallium nitride). The electrical connection of the lasers is thus carried out at the same time as the heat sinks are directly on the rear face of the laser or by transfer of a material with high thermal conductivity. This assembly and method can be directly applied to the assembly of laser diodes covering the range of wavelengths going from 0.6 μm to 2 μm according to the two configurations (contacts front and rear face, figure 1a, and contacts on the front face, figure 1b Figure 2b shows an example of configuration In this particular case, the second heat sink is deferred and welded by balls 107. It also makes it possible to ensure the electrical connection on the rear face of the laser diode 112 via balls 109 connected to the component supply lines integrated on the semiconductor substrate 106. A second coating 110 makes it possible to solidify the assembly and also to improve the thermal contact between 109 and 112. In the particular case of a laser diode having the two contacts on the front face, the assembly is then very close to the principle diagram. The transfer of the second heat sink can in this case be carried out either - by growth é direct electrolytic of the metal on the rear face of the component on thicknesses greater than 50 μm by transfer of a block of metal bonded by an adhesive with good thermal conduction. The dissipator can then be completely integrated into the housing or be the housing which clearly improves the heat exchange surface. It is this second particular case which is represented in FIG. 2c. FIG. 3 proposes and details an example of a modular manufacturing process according to the geometrical and topological characteristics of the laser used. It applies to lasers with lateral emission with n and p contacts on the front face as well as to lasers with vertical emission called VCSEL. The starting substrate 106, FIG. 3a, integrates the electrical power supply lines for the laser and the studs for attaching the solder balls for the connection. It may also include other components necessary for the proper functioning of the laser transmitter considered (passive capacitive, inductive elements, resistors, photodiodes, control circuit, etc.). This substrate can be made of silicon, the most commonly used, but also of various semiconductor materials, for example aluminum nitride (AIN), Gallium nitride (GaN), diamond. Firstly, all of the solder balls 107 will be produced, FIG. 3b, by conventional techniques. These balls will preferably be small around 20 μm in diameter so that they can be positioned as much as possible. These techniques involve different technological stages of resinating, lithography, opening of the contact zones, deposition of the fusible material (indium for example), formatting of the beads. The laser component with lateral or vertical emission is then positioned and welded by heat treatment to the network of balls which thus ensures the electrical connection and the thermal contact between the laser and the semiconductor support.
heatsink, Figure 3c. The component is then coated with a thermally conductive and electrically insulating polymer so as to provide mechanical support and as wide a thermal contact as possible with the laser chip. Note that depending on the welding process, there can be a self-alignment phenomenon in the chip. The production of the solder balls as well as the coating methods are described in the methods relating to US Patents 5,496,769 and FR9615348. Resins 114 are then carried out, a conventional process in microelectronics. Polishing the assembly makes it possible to planarise and free the rear face of the component, Figure 3e. Polishing also makes it possible to eliminate all or part of the substrate on which the laser has been produced and which generally is of GaAs or InP material considered to be poor thermal conductors. This is particularly recommended in the case of lasers with vertical emission. From this step, a metallic bonding deposit 115 is produced on the entire substrate, FIG. 3f, subsequently allowing the electrolytic deposition of this same metal or of another metal. At this stage, the size of the dissipator can be defined using conventional resin and photolithography techniques, Figure 3g. The deposition is then carried out on thicknesses ranging from a few tens of microns to 100 μm, Figure 3h. The steps shown in FIGS. 3i, 3j and 3k consist in eliminating the different layers of resins with solvents, thus freeing the entire stack from the device. These steps are technological steps known to those skilled in the art. The manufacturing process in the case of a vertical emission laser is similar. It nevertheless has the difference that we will clarify. It is thus necessary to make a hole in the starting substrate allowing the emission of light downwards without absorption in the substrate 106 The final assembly is shown in FIG. 4. This hole can serve as a guide for the fiber. This feature can be avoided if the starting substrate is transparent to the laser emission wavelength. This type of assembly is particularly interesting for laser applications requiring the generation of high powers but also for operations with high intensity modulation (for example operation of laser diodes with high modulation frequency of 10 GHz and above) without having to use an external Peltier type cooler. In addition, in this flip chip configuration of the component, the substrate can be completely removed and replaced by a material with high dissipation power. Thus, the heat is removed as close as possible to the semiconductor junction. In fact, a conventional thinning can hardly be pushed below a thickness of 100 μm of substrate without posing handling problems. The invention is also directly applicable to electronic power devices such as bipolar transistors, field effect transistors which are components having two contacts on the front face and whose architecture and materials are compatible with the process described. Second and third aspects. We observe, in Figures 5 and 6, a substrate 501 previously equipped with metallized pads 511 (see Figures 8 and 12) allowing the transfer by flip-chip technology of various electronic and optoelectronic components, in particular an optoelectronic component 502, its circuit control 503 and one or more electronic components (integrated circuits) 504 (in the figures, a single component 504 is shown) necessary for the control of the optoelectronic component
502 or to the conversion of the detected signal if the component is a detector, for example a photodiode, as well as the passive electronic components necessary for their operation (not shown). The optoelectronic component 502 is, for example, a vertical emission laser VCSEL for the emission of a light signal in an optical fiber 507 or a PIN or avalanche photodiode, for detection and reception of a light signal coming from the fiber optical 507. The substrate 501 can be made of various materials (Silicon, Alumina, Quartz, ...) compatible with the production on at least one of its faces of conductive tracks (not shown) adapted to the propagation of an electrical signal microwave. On this substrate, metallized studs can be produced on which a fusible material, for example indium, is deposited, capable of re-forming into balls of controlled diameter, typically between 5 μm and 500 μm. This is the micro-ballooning process known as a "flip-chip". In both cases, laser or photodiodes, the optoelectronic component 502 is fitted with metal studs coincident with the position of the balls of the substrate 501. The use of a flip-chip type transfer is motivated by the good microwave performance of this technology and by its self-alignment properties of the component 502 thus making it possible to control its position relative to the hole 510 for guiding the optical fiber 507. Therefore, the present invention achieves passive alignment of the optical fiber 507 and of the optoelectronic component 502 in the plane of the substrate 501. The substrate 501, illustrated in front view in FIG. 6, is pierced with a through hole 510 located opposite the light emission zone of the laser or the reception zone of the photodiode. The hole 510 produced in the substrate 501 can be obtained by various methods such as dry etching or laser drilling. The shape of the hole 510 is not necessarily circular: it can be any geometric shape in which a circle of the diameter of the optical fiber to be inserted can be inscribed, typically from 125 to 130 μm (see FIG. 11). In a fiber or ferrule holder 506, the optical fiber 507, for example made of silica, is mounted maintained by gluing or any other fixing means (soldering, welding, glass-glass sealing, etc.). One of the faces of the fiber holder 506 is in contact with the face of the substrate 501 opposite the face receiving the optoelectronic component 502. This fiber holder or ferrule 506 appears in section view in FIGS. 7 and 8. It consists a capillary 508, for example made of ceramic, containing the optical fiber 507, the capillary 508 being inserted into an external body 509 which may be made of metal or any other material. The part of the fiber holder 506 in contact with the optical fiber 507 is the capillary 508, provided with a hole whose diameter is close to the outside diameter of the optical fiber 507. The parts constituting the fiber holder 506 can be fixed between them in different ways, for example by fitting, gluing or welding. The optical fiber 507 can be single-mode or multi-mode depending on the intended application and the emission wavelength used. A portion 512 of the optical fiber 507 protrudes from the fiber holder or ferrule 506 by a length L determined in advance by knowing the evolution of the coupled power of the laser in the fiber or of the fiber in the photodiode, depending the distance between these two components and the thickness of the substrate 501. The protruding length L can be controlled
with a very low dispersion, for example using a method of cleavage or cutting of the optical fiber 507 by laser, or a method of polishing the end of the optical fiber 507. FIG. 8 illustrates the final configuration of the optical module a once the fiber holder or ferrule 506 assembled to the substrate 501, the part 512 of the optical fiber 507 which protrudes from the fiber holder 506 being inserted into the hole 510 until the fiber holder and the substrate 501 are brought into contact. distance between the active area of the optoelectronic component and the substrate is determined by the height h of the fusible balls 511, known with precision. The residual difference e between the optoelectronic component and the optical fiber 507 is therefore worth (see FIG. 12): e = s + h - L Thus, the protrusion length L is determined so that once the optical fiber 507 is placed in the hole 510 and the fiber holder 506 being in abutment on the surface of the substrate 501 opposite the mounting surface of the optoelectronic components, the residual difference e between the active surface of the optoelectronic component 502 and the cleaved end of the corresponding optical fiber 507 at the desired light coupling rate. The desired coupling rate can be deliberately limited so as not to exceed coupled power levels in the fiber incompatible with the ocular safety levels required by the standards in force. Therefore, the present invention achieves passive alignment of the optical fiber 507 and the optoelectronic component 502 in the direction perpendicular to the plane of the substrate 501. The space of thickness e separating the optical fiber 507 and the optoelectronic component 502 can besides being filled with an adhesive or other transparent material (see FIG. 12) whose optical index is close to that of optical fiber 507, for example 1.5, for certain glasses or silicas. The end of the optical fiber 507 can also be equipped with a microlens (not shown) and / or be with an extended core and / or covered with an anti-reflective treatment, in order to optimize the coupling rate of the optoelectronic component and the optical fiber 507. Preferably, the operations for preparing the substrate 501 and transferring the optoelectronic component 502 and the electronic components 503 and 504 are carried out collectively on a plate (wafer) of the same material, this plate being subsequently cut out to the dimensions of an individual substrate 501. The manufacturing cost is thus reduced by a collective approach. It can be seen in FIG. 9 that the present invention, the characteristics of which are described above for a single optoelectronic component 502, can be easily implemented in so-called parallel optics applications in which it is desired to align several lasers simultaneously. vertical emission or several photodiodes 522 to an optical fiber ribbon 540, the number of which is, typically 4, 8 or 12. For this purpose, the optical fiber ribbon 540 is placed in a fiber holder or multi-fiber ferrule
526 ou un bloc de dit "v-grooves" (voir figure 10) et on réalise un clivage collectif des fibres optiques tel que chaque fibre optique dépasse du porte-fibre d'une longueur déterminée L. Le substrat 521 est, quant à lui, percé du nombre de trous 530 correspondant au nombre de composants optoélectroniques 522 à coupler au ruban de fibres optiques 540. Par exemple, les fibres optiques 540, une fois montées dans le porte-fibres 526, sont espacées d'une distance typique de 250 μm et sont guidées par les trous 530 percés dans le
substrat 521, en vis-à-vis desquels ont été reportées par « flip-chip » respectivement un nombre égal de composants optoélectroniques, par exemple lasers à émission verticale ou photodiodes. L'ensemble des composants optoélectroniques peut être disposé en barrette ou en une matrice à deux dimensions. Préférentiellement, les trous 530 sont disposés sur des lignes comportant, chacune, au moins trois trous 530. On observe, en figure 10, en coupe, le ruban de fibres optiques 540 et le porte-fibres 526 constitué d'au moins une (ici deux) pièce 535 portant au moins une rainure 536 dans laquelle une fibre optique 527 peut être au moins partiellement insérée. Chaque fibre optique 527 est bloquée en position dans le porte-fibres 526 par serrage, l'une contre l'autre des pièces 535 ou, s'il n'y a qu'une pièce 535 comportant des rainures, par serrage de cette pièce 535 contre une pièce plane sans rainures dite classiquement "contre-lame". On observe, en figure 11 , en coupe, un trou 510 ou 530 mis en oeuvre dans les modes de réalisation illustrés en figures 5 à 10. Ce trou présente une forme dont le diamètre du cercle inscrit est supérieur au diamètre d'une fibre optique 507 ou 527 et dont le cercle inscrit présente, avec ladite forme, trois points de contact formant un triangle préférentiellement sensiblement équilatéral. Ainsi, la fibre optique peut être positionnée précisément dans le trou tout en laissant de la place pour que, par capillarité, de la colle dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique puisse remplir l'espace entre les bords du trou et la fibre puisque la distance entre la fibre et les bords du trou est variable sur la circonférence de la fibre optique. On observe, en figure 12, en coupe, un couplage optique entre une fibre optique 507 ou 527 et un composant optoélectronique, 502 ou 522. L'extrémité de la fibre optique est clivée afin d'optimiser le couplage de la lumière. Ce clivage est réalisé, dans le mode de réalisation représenté, avec un angle entre 4 et 8° qui limite les réflexions parasites à l'interface de la fibre optique. L'écart résiduel e entre la fibre optique et le composant optoélectronique est, dans le mode de réalisation représenté, rempli d'un matériau transparent 550, par exemple une colle réticulable aux ultraviolets, dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique, afin de réduire la réflexion de la lumière sur la fibre. L'écart résiduel e entre le composant optoélectronique et la fibre optique 507 vaut e = s + h - L avec : - L, la longueur de la partie de la fibre optique qui dépasse du porte-fibre, - h, la distance entre la zone active du composant optoélectronique et le substrat, égale à la hauteur h des billes fusibles, connue avec précision et - s, l'épaisseur du substrat portant le trou dans lequel est inséré la fibre optique. On observe, en figure 13, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. Au cours d'une étape 600, on détermine un taux de couplage optique que l'on souhaite obtenir de manière répétitive et précise entre une fibre optique et un composant optoélectronique et on détermine l'écart e entre ces éléments qui correspond à ce taux de couplage et la valeur de la
longueur L de la partie de la fibre optique qui dépassera du porte-fibre, en tenant compte des valeurs de l'épaisseur s du substrat et de la hauteur h des billes fusibles. Au cours d'une étape 605, on prépare un substrat et on reporte des composants optoélectroniques et électroniques sur une plaque (wafer) d'un même matériau, en mettant en oeuvre un procédé "flip-chip" avec des billes de diamètre h. On reporte, en particulier, un composant optoélectronique, un circuit de commande et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande et, d'autre part, au composant optoélectronique, qui permettent la propagation d'un signal hyperfréquences entre ledit circuit de commande du pilote et ledit composant optoélectronique. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte une étape de report de plots métallisés sur le substrat 606, une étape de dépôt d'un matériau fusible sur lesdits plots métallisés. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte aussi une étape 607 de report, sur le composant optoélectronique, de plots métalliques correspondant avec la position des billes du substrat. L'étape de report comporte une étape de mise en regard 608 des plots métalliques des composants et des plots métallisés sur le substrat. Enfin, l'étape de report comporte une étape de re-fusion 609 du matériau fusible au cours de laquelle le matériau fusible prend la forme de bille de diamètre contrôlé Au cours d'une étape 610, on effectue un perçage de chaque trou nécessaire au passage d'une fibre optique, dans un substrat d'épaisseur s. Chaque trou est calibré et traverse ledit substrat, et est en regard d'un composant optoélectronique et est destiné au guidage d'une fibre optique en direction dudit composant optoélectronique. Au cours d'une étape optionnelle 615, on découpe la plaque aux dimensions d'un substrat individuel. Au cours d'une étape 620, on insère au moins une fibre optique dans un porte-fibre et on solidarise ces deux éléments. Au cours d'une étape 625, on effectue un clivage de chaque fibre optique pour que la partie de la fibre qui dépasse du porte-fibre possède une longueur L. Eventuellement, on effectue le clivage avec un angle par rapport à l'axe de la fibre optique, pour limiter les réflexions parasites. Au cours d'une étape 630, on insert, dans au moins un trou, une fibre fixée dans un porte fibre. Au cours d'une étape 635, on fixe la fibre optique et le porte fibre au substrat, par exemple par collage ou brasure, en regard d'un composant optoélectronique, ledit porte fibre étant à la fin de l'étape d'assemblage en butée sur la surface du substrat opposée à la surface de montage du composant optoélectronique. Ainsi, l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique correspondant ainsi au taux de couplage prédéterminé. Pour fixer la fibre optique, on utilise, par exemple une colle dont l'indice optique est proche de celui de la fibre qui, par capillarité remplit l'espace entre la fibre optique et le trou. Au cours d'une étape optionnelle 640, on remplit l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique avec un matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique.
Quatrième et cinquième aspects. On observe, en figure 14, un dispositif optoélectronique 700 comportant un substrat principal526 or a block of so-called "v-grooves" (see FIG. 10) and a collective cleavage of the optical fibers is carried out such that each optical fiber protrudes from the fiber holder by a determined length L. The substrate 521 is, for its part , pierced with the number of holes 530 corresponding to the number of optoelectronic components 522 to be coupled to the optical fiber ribbon 540. For example, the optical fibers 540, once mounted in the fiber holder 526, are spaced apart by a typical distance of 250 μm and are guided by holes 530 drilled in the substrate 521, facing which have been transferred by “flip-chip” respectively an equal number of optoelectronic components, for example vertical emission lasers or photodiodes. All of the optoelectronic components can be arranged in a strip or in a two-dimensional matrix. Preferably, the holes 530 are arranged on lines each comprising at least three holes 530. In FIG. 10, we can see in section, the ribbon of optical fibers 540 and the fiber holder 526 consisting of at least one (here two) part 535 carrying at least one groove 536 in which an optical fiber 527 can be at least partially inserted. Each optical fiber 527 is locked in position in the fiber holder 526 by clamping, one against the other of the pieces 535 or, if there is only one piece 535 having grooves, by clamping this piece 535 against a flat part without grooves conventionally called "counter blade". We observe, in Figure 11, in section, a hole 510 or 530 used in the embodiments illustrated in Figures 5 to 10. This hole has a shape whose diameter of the inscribed circle is greater than the diameter of an optical fiber 507 or 527 and the inscribed circle of which has, with said shape, three contact points forming a preferentially substantially equilateral triangle. Thus, the optical fiber can be positioned precisely in the hole while leaving space so that, by capillarity, glue whose optical index is close to that of the optical fiber can fill the space between the edges of the hole and the fiber since the distance between the fiber and the edges of the hole is variable over the circumference of the optical fiber. In FIG. 12, in section, an optical coupling between an optical fiber 507 or 527 and an optoelectronic component, 502 or 522 is observed. The end of the optical fiber is cleaved in order to optimize the coupling of the light. This cleavage is carried out, in the embodiment shown, with an angle between 4 and 8 ° which limits the stray reflections at the interface of the optical fiber. The residual difference e between the optical fiber and the optoelectronic component is, in the embodiment shown, filled with a transparent material 550, for example an ultraviolet crosslinkable adhesive, the optical index of which is close to that of the fiber. optical, to reduce the reflection of light on the fiber. The residual difference e between the optoelectronic component and the optical fiber 507 is equal to e = s + h - L with: - L, the length of the part of the optical fiber which exceeds the fiber holder, - h, the distance between the active area of the optoelectronic component and the substrate, equal to the height h of the fusible balls, known with precision and - s, the thickness of the substrate carrying the hole in which the optical fiber is inserted. We observe, in FIG. 13, in the form of a flow diagram, steps implemented in a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention. During a step 600, an optical coupling rate is determined which it is desired to obtain repetitively and precisely between an optical fiber and an optoelectronic component and the difference e between these elements which corresponds to this rate of determination is determined. coupling and the value of the length L of the part of the optical fiber which will protrude from the fiber holder, taking into account the values of the thickness s of the substrate and the height h of the fusible balls. During a step 605, a substrate is prepared and optoelectronic and electronic components are transferred onto a plate (wafer) of the same material, using a "flip-chip" process with balls of diameter h. In particular, there is an optoelectronic component, a control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit and, on the other hand, to the optoelectronic component, which allow the propagation of a microwave signal between said circuit. for controlling the pilot and said optoelectronic component. The transfer step by a "flip-chip" method comprises a transfer step of metallized studs on the substrate 606, a step of depositing a fusible material on said metallized studs. The step of transfer by a "flip-chip" method also includes a step 607 of transfer, on the optoelectronic component, of metal studs corresponding with the position of the balls of the substrate. The transfer step comprises a step 608 of placing the metal studs of the components and the metallized studs on the substrate. Finally, the transfer step comprises a step of re-melting 609 of the fusible material during which the fusible material takes the form of a ball of controlled diameter. During a step 610, each hole necessary for the passage of an optical fiber, in a substrate of thickness s. Each hole is calibrated and passes through said substrate, and is opposite an optoelectronic component and is intended for guiding an optical fiber in the direction of said optoelectronic component. During an optional step 615, the plate is cut to the dimensions of an individual substrate. During a step 620, at least one optical fiber is inserted into a fiber holder and these two elements are joined. During a step 625, a cleavage of each optical fiber is carried out so that the part of the fiber which protrudes from the fiber holder has a length L. Optionally, the cleavage is carried out at an angle relative to the axis of optical fiber, to limit stray reflections. During a step 630, a fiber fixed in a fiber holder is inserted into at least one hole. During a step 635, the optical fiber and the fiber holder are fixed to the substrate, for example by bonding or soldering, opposite an optoelectronic component, said fiber holder being at the end of the assembly step in abutment on the surface of the substrate opposite to the mounting surface of the optoelectronic component. Thus, the difference between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber thus corresponding to the predetermined coupling rate. To fix the optical fiber, an adhesive is used, for example, the optical index of which is close to that of the fiber which, by capillary action, fills the space between the optical fiber and the hole. During an optional step 640, the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber is filled with a transparent material whose optical index is close to that of the optical fiber. Fourth and fifth aspects. FIG. 14 shows an optoelectronic device 700 comprising a main substrate
705 sur lequel est reporté un substrat d'accueil 707 portant un laser VCSEL 710 dont la face d'émission 715 utile est placée face au substrat principal 705. Un trou 720 est réalisé en vis-à-vis de la zone active du laser VCSEL 710 pour effectuer un couplage optique du laser et d'une fibre optique705 on which is transferred a receiving substrate 707 carrying a VCSEL laser 710 whose useful emission face 715 is placed facing the main substrate 705. A hole 720 is made opposite the active area of the VCSEL laser 710 for optical coupling of the laser and an optical fiber
725 insérée dans le trou 720. Le substrat principal 705 peut être réalisé en divers matériaux (Silicium, Alumine, Quartz, ...) compatibles avec la réalisation sur une au moins de ses faces de pistes conductrices (non représentées) adaptées à la propagation d'un signal électrique hyperfréquence. Sur ce substrat principal 705, on réalise des plots métallisés sur lesquelles on dépose un matériau fusible susceptible lors d'une refusion de se reformer en billes 717 de diamètre contrôlé, typiquement entre 20 μm et 500 μm. C'est le procédé de microbillage connu sous le nom de « flip-chip ». Le substrat d'accueil 707 est ainsi lié au substrat principal 705 par une métallisation permettant un positionnement de type « flip-chip » par le biais de billes 717 en métal fusible (Indium, AuSn ou autre alliage eutectique) elle mêmes placées sur des plots métalliques eux même réalisés sur le substrat principal 705. Le substrat d'accueil 707 du laser 710 est équipé de plots métalliques coïncident avec la position des billes 717 du substrat principal 705. Le diamètre des billes fusibles 717 est choisi en fonction de la hauteur finale du VCSEL. Les billes 717 assurent à la fois le positionnement mécanique et la connexion électrique de la photodiode à d'autres composants portés par le substrat principal 705. L'utilisation d'un report de type flip-chip est motivée par les bonnes performances hyperfréquence de cette technologie et par ses propriétés d'auto-alignement du substrat d'accueil 707 du laser 710 permettant ainsi de maîtriser sa position par rapport au substrat principal 705. Le trou 720, réalisé dans le substrat principal 705, peut être obtenu par différents procédés tels que la gravure sèche ou le perçage par laser. La forme du trou 720 n'est pas nécessairement circulaire : il peut s'agir de toute forme géométrique dans laquelle peut s'inscrire un cercle du diamètre d'une fibre optique 725 à insérer, typiquement de 125 à 130 μm. Une photodiode 730 est fabriquée séparément du laser VCSEL 710 et elle est ensuite reportée, avec un substrat 732 qui la porte, par la même technique de flip chip mettant en oeuvre les microbilles 734, la zone active étant généralement en face avant, ce qui implique de la retourner. La photodiode 730 est positionnée, sur le substrat principal 705, en regard de la face du laser VCSEL 710 opposée à sa face d'émission utile 715. Dans le mode de réalisation illustré en figure 14, le substrat d'accueil 707 est absorbant à la longueur d'onde d'émission du laser VCSEL 710. Pour que la photodiode 730 capte une partie de la lumière émise par le laser VCSEL 710 par sa face opposée à la face utile d'émission 715, le substrat 707 est muni d'une ouverture 735 sur cette face opposée, ouverture par laquelle la photodiode 730 reçoit une partie de la lumière émise par le laser 710. Par exemple, l'ouverture 735 est effectuée par perçage du substrat d'accueil 707 après la croissante épitaxiée du laser VCSEL 710. La réalisation du trou en face arrière du laser VCSEL 710 est effectuée après report par flip chip du laser 710 sur le substrat principal 705. En variante, on ajoute une étape d'enrobage qui
La réalisation du trou en face arrière du laser VCSEL 710 est effectuée après report par flip chip du laser 710 sur le substrat principal 705. En variante, on ajoute une étape d'enrobage qui permet de solidifier ou durcir tout l'ensemble substrat d'accueil - substrat principal et de continuer des opérations technologiques classiques toujours à l'échelle du wafer sur les composants reportés. 5 Une fois ces opérations effectuées, on reporte la photodiode 730 par dessus le laser 710. On empile ainsi deux composants l'un au dessus de l'autre. Une fois positionnée et connectée par le biais des billes 734, la photodiode 730 détecte la puissance lumineuse émise par la face du VCSEL 710 opposée à la face d'émission utile. Un circuit de contrôle et de régulation (non représenté) reçoit le signal émis par la photodiode 10 730 et, en fonction de son intensité, modifie la puissance électrique fournie au laser 710, de telle manière que la puissance lumineuse maximale émise par ce laser 710 reste sensiblement constante au cours du temps, pour compenser le vieillissement du laser 710. Dans un porte fibre ou férule 740, la fibre optique 725, par exemple en silice, est montée maintenue par collage ou tout autre moyen de fixation (brasage, soudage,...). L'une des faces du 15 porte-fibre 740 est en contact avec la face du substrat principal 705 opposée à la face accueillant le substrat d'accueil 707 du laser 710. Ce porte-fibre ou férule 740 est constitué d'un capillaire, par exemple en céramique, contenant la fibre optique 725, le capillaire étant inséré dans un corps extérieur qui peut être en métal ou tout autre matériau. La fibre optique 725 peut être monomode ou multimode suivant l'application visée et 20 la longueur d'onde d'émission utilisée. Une partie de la fibre optique 725 dépasse du porte-fibre ou férule 740 d'une longueur L déterminée à l'avance en connaissant l'évolution de la puissance couplée du laser 710 dans la fibre 725, en fonction de l'écart entre ces deux composants et de l'épaisseur du substrat principal 705. La longueur de dépassement L peut être maîtrisée avec une très faible dispersion, par exemple en utilisant un procédé de clivage ou découpe de la fibre optique 25 725 par laser, ou un procédé de polissage de l'extrémité de la fibre optique 725. Ainsi, la longueur de dépassement L est déterminée afin qu'une fois la fibre optique 725 placée dans le trou 720 et le porte fibre 740 étant en butée sur la surface du substrat principal 705 opposée à la surface de montage du substrat d'accueil 707 du laser 710, l'écart résiduel e entre la surface active du laser 710 et l'extrémité clivée de la fibre optique 725 correspondant au taux de couplage de 30 la lumière recherché. Le taux de couplage recherché peut être volontairement limité afin de ne pas dépasser des niveaux de puissance couplés dans la fibre incompatible avec les niveaux de sécurité oculaires requis par les normes en vigueur. De ce fait, la présente invention réalise un alignement passif de la fibre optique 725 et du laser 710 dans la direction perpendiculaire au plan du substrat principal 705. 35 L'espace d'épaisseur e séparant la fibre optique 725 et le laser 710 peut en outre être rempli avec une colle ou un autre matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique 725, par exemple 1 ,5 environ pour certains verres ou silices. La fibre optique 725 peut également être équipée d'une microlentille en extrémité (non représentée) afin d'optimiser le taux de couplage du laser 710 et de la fibre optique 725. 40 Préférentiellement, les opérations de préparation du substrat principal 705 et de report du substrat d'accueil 707 du laser 710 et des composants électroniques sont réalisées collectivement
sur une plaque (wafer) d'un même matériau, cette plaque étant par la suite découpée aux dimensions d'un substrat principal individuel 705 (voir figure 16). On diminue ainsi le coût de fabrication par une approche collective. On observe, en figures 15A et 15B, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. Au cours d'une étape 800, on détermine une puissance lumineuse que l'on souhaite recueillir sur la photodiode, au cours de la vie du laser VCSEL. Au cours d'une étape 801 , on prépare un laser VCSEL par épitaxie sur un substrat d'accueil. Au cours d'une étape 802, on prépare le substrat principal. Au cours d'une étape 803, on effectue un perçage d'un trou nécessaire au passage d'une fibre optique, dans le substrat principal d'épaisseur. Le trou est calibré, traverse le substrat principal, est en regard d'un laser VCSEL et est destiné au guidage d'une fibre optique en direction de la face utile du laser VCSEL. Puis, on reporte, étape 804, des composants optoélectroniques et électroniques sur une plaque (wafer) d'un même matériau, en mettant en oeuvre un procédé "flip-chip" avec des billes de matériau fusible. On reporte, en particulier, le substrat d'accueil portant le laser VCSEL, un circuit de commande et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande et, d'autre part, au laser, qui permettent la propagation d'un signal hyperfréquences entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte une étape de report de plots métallisés sur le substrat principal 805, une étape de dépôt d'un matériau fusible sur lesdits plots métallisés. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte aussi une étape 806 de report, sur le substrat d'accueil portant le laser, de plots métalliques correspondant avec la position des billes du substrat principal. L'étape de report comporte une étape de mise en regard 807 des plots métalliques du substrat d'accueil et des plots métallisés sur le substrat principal. Enfin, l'étape de report comporte une étape de re-fusion 808 du matériau fusible au cours de laquelle le matériau fusible prend la forme de bille de diamètre contrôlé. Au cours d'une étape 809, on perce le substrat d'accueil sur la face opposée à la face utile du laser VCSEL jusqu'à atteindre la couche émettrice du laser. Le perçage est, par exemple, effectué par une méthode de gravure sèche, de perçage laser ou d'usinage mécanique. Pour percer localement le substrat d'accueil du laser VCSEL, il peut être utile d'amincir ce substrat d'accueil afin de permettre la réalisation d'une étape de photolithographie. Un motif est ainsi défini au dessus de la zone d'émission du laser et le matériau est gravé localement. Les dimensions de ce trou sont définies de manière à ne pas isoler la zone d'injection du courant. Une méthode de gravure sélective permet de stopper la gravure sur les premières couches de miroir de Bragg (alliage alumine). Au cours d'une étape 810, on reporte des composants optoélectroniques et électroniques sur une plaque (wafer) d'un même matériau, en mettant en oeuvre un procédé "flip-chip" avec des billes de matériau fusible.
On reporte, en particulier, le substrat portant la photodiode, un circuit de commande et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande et, d'autre part, à la photodiode, qui permettent la propagation d'un signal entre ledit circuit de commande et ladite photodiode. L'étape de report 810, par une méthode "flip-chip", comporte une étape de report de plots métallisés sur le substrat principal, une étape de dépôt d'un matériau fusible sur lesdits plots métallisés, une étape de report, sur le substrat de la photodiode, de plots métalliques correspondant avec la position des billes du substrat principal, une étape de mise en regard des plots métalliques du substrat de la photodiode et des plots métallisés sur le substrat principal, et une étape de re-fusion du matériau fusible au cours de laquelle le matériau fusible prend la forme de bille de diamètre contrôlé. A la fin de l'étape 810, la photodiode se trouve ainsi en regard du perçage du substrat d'accueil et la photodiode est reliée à des lignes conductrices du substrat principal. La photodiode de contrôle et de régulation est ainsi positionnée de telle sorte qu'elle recouvre le laser VCSEL et est placée dans le faisceau émis par le laser VCSEL, sur sa face opposée à sa surface utile. De ce fait, le faisceau extrait par l'arrière du laser VCSEL est converti en courant par la photodiode et peut être ainsi utilisé pour détecter un éventuel dysfonctionnement du VCSEL et/ou pour réguler sa puissance moyenne. Au cours d'une étape 811, on insère une fibre optique dans un porte-fibre et on solidarise ces deux éléments. Au cours d'une étape 812 (figure 15B), on effectue un clivage de la fibre optique pour que la partie de la fibre qui dépasse du porte-fibre possède une longueur L. Eventuellement, on effectue le clivage avec un angle par rapport à l'axe de la fibre optique, pour limiter les réflexions parasites. Au cours d'une étape 813, on insert, dans au moins un trou, une fibre fixée dans un porte fibre. Au cours d'une étape 814, on fixe le porte-fibre optique au substrat principal, par exemple par collage ou brasure, en regard d'un laser, ledit porte-fibre étant à la fin de l'étape d'assemblage en butée sur la surface du substrat principal opposée à la surface de montage du substrat d'accueil sur le substrat principal. Pour fixer la fibre optique, on utilise, par exemple une colle dont l'indice optique est proche de celui de la fibre qui, par capillarité remplit l'espace entre la fibre optique et le trou. Au cours d'une étape optionnelle 815, on remplit l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique avec un matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique. Au cours du fonctionnement du laser VCSEL, étape 816, on mesure la puissance lumineuse émise par ce laser avec la photodiode placée sur le même substrat d'accueil, et on asservit, étape 817, cette puissance par régulation, selon des techniques connues en soi. La figure 16 montre une variante de l'invention adaptée au cas où l'on doit contrôler et réguler les puissances respectives de plusieurs lasers VCSELs 710 intégrés, chacun, sur un substrat d'accueil 707. On réalise alors plusieurs trous 735 en vis-à-vis des zones d'émission arrière des lasers 710, et l'on place de la même façon que précédemment des substrats de photodiodes 730 comportant autant de zones photosensibles distinctes que le nombre de lasers VCSELs 710. On observe, en figure 16, que la présente invention, dont les caractéristiques sont décrites ci- dessus pour un seul laser 710, peut être facilement mise en oeuvre dans des applications dites
d'optique parallèle dans lesquelles on souhaite aligner simultanément plusieurs lasers à émission verticale 710 à un ruban 775 de fibres optiques 725, dont le nombre est, typiquement de 4, 8 ou 12. A cet effet, on place le ruban de fibres optiques 725 dans un porte-fibres ou férule multifibres 775 ou un bloc de dit "v-grooves" et on réalise un clivage collectif des fibres optiques 725 tel que 5 chaque fibre optique 725 dépasse du porte-fibre d'une longueur déterminée L. Le substrat principal commun 755 est, quant à lui, percé du nombre de trous 750 correspondant au nombre de lasers 710 à coupler aux fibres optiques 725. Pour contrôler simultanément plusieurs laser VCSEL 710 conditionnés dans un même boîtier optoélectronique, pour une application dite d'optique parallèle, on réalise les opérations décrites en725 inserted in hole 720. The main substrate 705 can be made of various materials (Silicon, Alumina, Quartz, ...) compatible with the production on at least one of its faces of conductive tracks (not shown) suitable for propagation of a microwave electrical signal. On this main substrate 705, metallized studs are produced on which a fusible material is deposited, capable of re-forming into balls 717 of controlled diameter, typically between 20 μm and 500 μm. This is the micro-ballooning process known as a "flip-chip". The receiving substrate 707 is thus linked to the main substrate 705 by a metallization allowing positioning of the “flip-chip” type by means of balls 717 of fusible metal (Indium, AuSn or other eutectic alloy) themselves placed on pads metallic themselves made on the main substrate 705. The receiving substrate 707 of the laser 710 is equipped with metal studs coincide with the position of the balls 717 of the main substrate 705. The diameter of the fusible balls 717 is chosen according to the final height of the VCSEL. The balls 717 ensure both the mechanical positioning and the electrical connection of the photodiode to other components carried by the main substrate 705. The use of a flip-chip type transfer is motivated by the good microwave performance of this technology and its self-alignment properties of the receiving substrate 707 of the laser 710, thus making it possible to control its position relative to the main substrate 705. The hole 720, produced in the main substrate 705, can be obtained by various methods such as than dry etching or laser drilling. The shape of the hole 720 is not necessarily circular: it can be any geometric shape in which a circle of the diameter of an optical fiber 725 to be inserted can be inscribed, typically from 125 to 130 μm. A photodiode 730 is manufactured separately from the VCSEL 710 laser and it is then transferred, with a substrate 732 which carries it, by the same flip chip technique using the 734 microbeads, the active zone generally being on the front face, which implies to return it. The photodiode 730 is positioned, on the main substrate 705, opposite the face of the VCSEL laser 710 opposite its useful emission face 715. In the embodiment illustrated in FIG. 14, the receiving substrate 707 is absorbent at the emission wavelength of the VCSEL 710 laser. In order for the photodiode 730 to capture part of the light emitted by the VCSEL 710 laser by its face opposite the useful emission face 715, the substrate 707 is provided with an opening 735 on this opposite face, opening through which the photodiode 730 receives part of the light emitted by the laser 710. For example, the opening 735 is made by drilling the receiving substrate 707 after the epitaxial growth of the laser VCSEL 710. The hole in the rear face of the VCSEL laser 710 is produced after transfer by laser flip chip of the laser 710 to the main substrate 705. As a variant, a coating step is added which The hole in the rear face of the VCSEL 710 laser is produced after transfer by laser flip chip of the laser 710 to the main substrate 705. As a variant, a coating step is added which makes it possible to solidify or harden the entire substrate assembly. reception - main substrate and to continue conventional technological operations always on a wafer scale on the components carried over. Once these operations have been carried out, the photodiode 730 is transferred over the laser 710. Two components are thus stacked one on top of the other. Once positioned and connected by means of the balls 734, the photodiode 730 detects the light power emitted by the face of the VCSEL 710 opposite the useful emission face. A control and regulation circuit (not shown) receives the signal emitted by the photodiode 10 730 and, depending on its intensity, modifies the electric power supplied to the laser 710, so that the maximum light power emitted by this laser 710 remains substantially constant over time, to compensate for the aging of the laser 710. In a fiber holder or ferrule 740, the optical fiber 725, for example made of silica, is mounted held by bonding or any other fixing means (soldering, welding, ...). One of the faces of the fiber holder 740 is in contact with the face of the main substrate 705 opposite the face receiving the receiving substrate 707 of the laser 710. This fiber holder or ferrule 740 consists of a capillary, for example ceramic, containing the optical fiber 725, the capillary being inserted into an external body which may be made of metal or any other material. The optical fiber 725 can be monomode or multimode depending on the intended application and the emission wavelength used. Part of the optical fiber 725 protrudes from the fiber holder or ferrule 740 by a length L determined in advance by knowing the evolution of the coupled power of the laser 710 in the fiber 725, as a function of the difference between these two components and the thickness of the main substrate 705. The protrusion length L can be controlled with very low dispersion, for example by using a cleavage or cutting process of the optical fiber 25 725 by laser, or a polishing process from the end of the optical fiber 725. Thus, the protrusion length L is determined so that once the optical fiber 725 is placed in the hole 720 and the fiber holder 740 is in abutment on the surface of the main substrate 705 opposite to the mounting surface of the receiving substrate 707 of the laser 710, the residual difference e between the active surface of the laser 710 and the cleaved end of the optical fiber 725 corresponding to the coupling rate of the light sought. The desired coupling rate can be deliberately limited so as not to exceed coupled power levels in the fiber incompatible with the ocular safety levels required by the standards in force. Therefore, the present invention achieves passive alignment of the optical fiber 725 and the laser 710 in the direction perpendicular to the plane of the main substrate 705. The space of thickness e separating the optical fiber 725 and the laser 710 can in addition to being filled with an adhesive or other transparent material whose optical index is close to that of optical fiber 725, for example approximately 1.5 for certain glasses or silicas. The optical fiber 725 can also be equipped with a microlens at the end (not shown) in order to optimize the coupling rate of the laser 710 and the optical fiber 725. 40 Preferably, the operations of preparation of the main substrate 705 and of transfer of the receiving substrate 707 of the laser 710 and of the electronic components are produced collectively on a plate (wafer) of the same material, this plate being subsequently cut to the dimensions of an individual main substrate 705 (see FIG. 16). The manufacturing cost is thus reduced by a collective approach. FIGS. 15A and 15B show, in the form of a flow diagram, steps implemented in a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention. During a step 800, a light power is determined which one wishes to collect on the photodiode, during the life of the VCSEL laser. During a step 801, a VCSEL laser is prepared by epitaxy on a host substrate. During a step 802, the main substrate is prepared. During a step 803, a hole is drilled necessary for the passage of an optical fiber, in the main thick substrate. The hole is calibrated, passes through the main substrate, is opposite a VCSEL laser and is intended for guiding an optical fiber towards the useful face of the VCSEL laser. Then, step 804, optoelectronic and electronic components are transferred to a wafer of the same material, using a "flip-chip" process with balls of fusible material. In particular, the host substrate carrying the VCSEL laser, a control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit and, on the other hand, to the laser, which allow the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. The transfer step by a "flip-chip" method comprises a transfer step of metallized studs on the main substrate 805, a step of depositing a fusible material on said metallized studs. The step of transfer by a "flip-chip" method also includes a step 806 of transfer, on the host substrate carrying the laser, of metal studs corresponding with the position of the balls of the main substrate. The transfer step comprises a step 807 of placing the metal studs of the receiving substrate and the metallized studs on the main substrate. Finally, the transfer step comprises a re-melting step 808 of the fusible material during which the fusible material takes the form of a ball of controlled diameter. During a step 809, the receiving substrate is pierced on the face opposite the useful face of the VCSEL laser until reaching the emitting layer of the laser. The drilling is, for example, carried out by a method of dry etching, laser drilling or mechanical machining. To locally pierce the host substrate of the VCSEL laser, it may be useful to thin this host substrate in order to allow the carrying out of a photolithography step. A pattern is thus defined above the emission zone of the laser and the material is etched locally. The dimensions of this hole are defined so as not to isolate the current injection area. A selective etching method makes it possible to stop etching on the first layers of Bragg mirror (alumina alloy). During a step 810, optoelectronic and electronic components are transferred to a plate (wafer) of the same material, using a "flip-chip" process with balls of fusible material. In particular, the substrate carrying the photodiode, a control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit and, on the other hand, to the photodiode, which allow the propagation of a signal between said signal, are reported. control circuit and said photodiode. The transfer step 810, by a "flip-chip" method, comprises a step of transferring metallized studs onto the main substrate, a step of depositing a fusible material on said metallized studs, a step of transferring, onto the substrate of the photodiode, of metal pads corresponding with the position of the balls of the main substrate, a step of matching the metal pads of the substrate of the photodiode and of the metallized pads on the main substrate, and a step of re-melting the material fuse during which the fusible material takes the form of a ball of controlled diameter. At the end of step 810, the photodiode is thus opposite the hole in the receiving substrate and the photodiode is connected to conductive lines of the main substrate. The control and regulation photodiode is thus positioned so that it covers the VCSEL laser and is placed in the beam emitted by the VCSEL laser, on its face opposite its useful surface. Therefore, the beam extracted from the rear of the VCSEL laser is converted into current by the photodiode and can thus be used to detect a possible malfunction of the VCSEL and / or to regulate its average power. During a step 811, an optical fiber is inserted into a fiber holder and these two elements are joined. During a step 812 (FIG. 15B), a cleavage of the optical fiber is carried out so that the part of the fiber which protrudes from the fiber holder has a length L. Optionally, the cleavage is carried out at an angle relative to the axis of the optical fiber, to limit stray reflections. During a step 813, a fiber fixed in a fiber holder is inserted into at least one hole. During a step 814, the optical fiber holder is fixed to the main substrate, for example by gluing or soldering, facing a laser, said fiber holder being at the end of the assembly step in abutment on the surface of the main substrate opposite the mounting surface of the host substrate on the main substrate. To fix the optical fiber, an adhesive is used, for example, the optical index of which is close to that of the fiber which, by capillary action, fills the space between the optical fiber and the hole. During an optional step 815, the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber is filled with a transparent material whose optical index is close to that of the optical fiber. During the operation of the VCSEL laser, step 816, the light power emitted by this laser is measured with the photodiode placed on the same receiving substrate, and, in step 817, this power is controlled by regulation, according to techniques known per se. . FIG. 16 shows a variant of the invention adapted to the case where it is necessary to control and regulate the respective powers of several lasers VCSELs 710 integrated, each on a host substrate 707. Several holes 735 are then made by screwing vis-à-vis the rear emission zones of the lasers 710, and photodiodes 730 substrates are placed in the same way as above, comprising as many distinct photosensitive zones as the number of VCSELs 710 lasers. We observe, in FIG. 16, that the present invention, the characteristics of which are described above for a single laser 710, can be easily implemented in so-called applications of parallel optics in which it is desired to simultaneously align several vertical emission lasers 710 to a ribbon 775 of optical fibers 725, the number of which is, typically 4, 8 or 12. For this purpose, the ribbon of optical fibers 725 is placed in a fiber holder or multi-fiber ferrule 775 or a block of so-called "v-grooves" and a collective cleavage of the optical fibers 725 is carried out such that each optical fiber 725 protrudes from the fiber holder by a determined length L. The substrate main common 755 is pierced by the number of holes 750 corresponding to the number of lasers 710 to be coupled to optical fibers 725. To simultaneously control several VCSEL 710 lasers packaged in the same optoelectronic package, for a so-called parallel optics application , the operations described in
10 figures 15A et 15B pour chaque laser VCSEL 710 , ces lasers VCSELs 710 étant ensuite montés sur le substrat principal commun 755, et on positionne au dessus de chaque laser VCSEL une photodiode de contrôle et de régulation 730, grâce à une technologie de billes fusibles ("flip chip"). On peut également traiter collectivement ce problème en utilisant non pas des substrats de VCSELs discrets ou séparés mais en utilisant un substrat d'accueil comportant plusieurs VCSELs10 Figures 15A and 15B for each VCSEL 710 laser, these VCSELs 710 lasers then being mounted on the common main substrate 755, and a control and regulation photodiode 730 is positioned above each VCSEL laser, using fusible ball technology ("flip chip"). This problem can also be treated collectively by using not discrete or separate VCSELs substrates but by using a host substrate comprising several VCSELs
15 710, en ligne ou en matrice. Les procédés mentionnés plus haut sont collectifs et peuvent donc être appliqués simultanément sur tous les lasers 710. On utilise dans ce cas, pour le contrôle de la puissance, respectivement une barrette ou une matrice de photodiodes 730, positionnée et fixée pardessus la barrette de VCSELs par l'utilisation d'une technologie de billes fusibles. En variante des modes de réalisation illustrés dans les figures 14 à 16, au lieu d'effectuer un 0 perçage du substrat d'accueil pour y insérer une photodiode, on effectue un retrait complet du substrat d'accueil, cette variante n'étant possible que si le composant laser VCSEL 710 le tolère. En effet, la chaleur du laser est dissipée via son substrat d'accueil, seul un composant spécifiquement conçu pour cette application pourra continuer à fonctionner après un tel traitement. Dans cette variante, après retrait de substrat du laser VCSEL, on peut reporter sur le laser VCSEL un matériau 5 permettant de dissiper la chaleur et permettant de laisser passer la lumière émise par la laser avant de reporter la photodiode. Les modes de réalisation exposés ci-dessus en regard des figures 14 à 16 sont adaptés aux cas où le substrat d'accueil est absorbant à la longueur d'onde d'émission du laser VCSEL. Par exemple, dans le cas du GaAs, le matériau est transparent à 1310nm alors qu'il absorbe à 850nm.15,710, online or in matrix. The methods mentioned above are collective and can therefore be applied simultaneously to all 710 lasers. In this case, a strip or a matrix of photodiodes 730, positioned and fixed over the strip of VCSELs, are respectively used for power control. through the use of fusible ball technology. As a variant of the embodiments illustrated in FIGS. 14 to 16, instead of drilling the receiving substrate to insert a photodiode therein, complete removal of the receiving substrate is carried out, this variant not being possible. only if the VCSEL 710 laser component tolerates it. Indeed, the heat of the laser is dissipated via its receiving substrate, only a component specifically designed for this application can continue to function after such treatment. In this variant, after removal of the substrate from the VCSEL laser, it is possible to transfer onto the VCSEL laser a material 5 making it possible to dissipate heat and allowing the light emitted by the laser to pass before transferring the photodiode. The embodiments set out above with reference to FIGS. 14 to 16 are suitable for cases where the receiving substrate is absorbent at the emission wavelength of the VCSEL laser. For example, in the case of GaAs, the material is transparent at 1310nm while it absorbs at 850nm.
30 Au contraire, les modes de réalisation illustrés en figures 17 et 18 sont adaptés au cas où le substrat d'accueil est, au moins partiellement, transparent à la longueur d'émission du laser VCSEL. Dans ce cas, à la suite de l'étape 804, on effectue un étape 904 de retrait partiel du substrat d'accueil 745 par un polissage de qualité miroir. Puis, au cours d'une étape 905, on applique une couche anti-reflets à la surface polie du substrat d'accueil 745, de manière à éviter une perte deOn the contrary, the embodiments illustrated in FIGS. 17 and 18 are adapted to the case where the receiving substrate is, at least partially, transparent to the emission length of the VCSEL laser. In this case, following step 804, a step 904 of partial removal of the receiving substrate 745 is carried out by mirror quality polishing. Then, during a step 905, an anti-reflection layer is applied to the polished surface of the receiving substrate 745, so as to avoid loss of
35 lumière par réflexion ou diffusion. Puis un substrat portant la photodiode 730 est reportée sur le substrat principal, au cours de l'étape 905. Ensuite, les étapes 811 à 817 sont effectuées. L'amincissement du substrat d'accueil 745 en face arrière du laser VCSEL 710 est effectué après report par flip chip du laser 710 sur le substrat principal 705. En variante, on ajoute une étape d'enrobage qui permet de solidifier ou durcir tout l'ensemble substrat d'accueil - substrat principal et 0 de continuer des opérations technologiques classiques toujours à l'échelle du wafer sur les
composants reportés. Une fois ces opérations effectuées, on reporte la photodiode 730 par dessus le laser 710. On empile ainsi deux composants l'un au dessus de l'autre. Bien entendu, le mode de réalisation illustré en figures 17 et 18 peut être adapté au cas d'une pluralité de laser et une pluralité de photodiodes, comme exposé, ci-dessus, en regard de la figure 16 pour le premier mode de réalisation illustré en figures 14 et 15. Sixième et septième aspects. On observe, en figure 19, un dispositif optoélectronique 1000 comportant un substrat principal35 light by reflection or scattering. Then a substrate carrying the photodiode 730 is transferred to the main substrate, during step 905. Then steps 811 to 817 are carried out. The thinning of the receiving substrate 745 on the rear face of the VCSEL 710 laser is carried out after transfer by flip chip of the laser 710 to the main substrate 705. As a variant, a coating step is added which makes it possible to solidify or harden all host substrate - main substrate and 0 to continue conventional technological operations always at the wafer scale on the deferred components. Once these operations have been carried out, the photodiode 730 is transferred over the laser 710. Two components are thus stacked one above the other. Of course, the embodiment illustrated in FIGS. 17 and 18 can be adapted to the case of a plurality of lasers and a plurality of photodiodes, as explained above, opposite FIG. 16 for the first embodiment illustrated. in Figures 14 and 15. Sixth and seventh aspects. FIG. 19 shows an optoelectronic device 1000 comprising a main substrate
1005 sur lequel est reporté un substrat d'accueil 1007 portant un laser VCSEL 1010 dont la face d'émission 1015 utile est placée face au substrat principal 1005. Un trou 1020 est réalisé en vis-à-vis de la zone active du laser VCSEL 1010 pour effectuer un couplage optique du laser et d'une fibre optique 1025 insérée dans le trou 1020. Le substrat principal 1005 peut être réalisé en divers matériaux (Silicium, Alumine, Quartz, ...) compatibles avec la réalisation sur une au moins de ses faces de pistes conductrices (non représentées) adaptées à la propagation d'un signal électrique hyperfréquence. Sur ce substrat principal 1005, on réalise des plots métallisés sur lesquelles on dépose un matériau fusible susceptible lors d'une refusion de se reformer en billes 1017 de diamètre contrôlé, typiquement entre 20 μm et 500 μm. C'est le procédé de microbillage connu sous le nom de « flip-chip ». Le substrat d'accueil 1007 est ainsi lié au substrat principal 1005 par une métallisation permettant un positionnement de type « flip-chip » par le biais de billes 1017 en métal fusible (Indium, AuSn ou autre alliage eutectique) elle mêmes placées sur des plots métalliques eux même réalisés sur le substrat principal 1005. Le substrat d'accueil 1007 du laser 1010 est équipé de plots métalliques coïncident avec la position des billes 1017 du substrat principal 1005. Le diamètre des billes fusibles 1017 est choisi en fonction de la hauteur finale du VCSEL. Les billes 1017 assurent à la fois le positionnement mécanique et la connexion électrique de la photodiode à d'autres composants portés par le substrat principal 1005. L'utilisation d'un report de type flip-chip est motivée par les bonnes performances hyperfréquence de cette technologie et par ses propriétés d'auto-alignement du substrat d'accueil 1007 du laser 1010 permettant ainsi de maîtriser sa position par rapport au substrat principal 1005. Le trou 1020, réalisé dans le substrat principal 1005, peut être obtenu par différents procédés tels que la gravure sèche ou le perçage par laser. La forme du trou 1020 n'est pas nécessairement circulaire : il peut s'agir de toute forme géométrique dans laquelle peut s'inscrire un cercle du diamètre d'une fibre optique 1025 à insérer, typiquement de 125 à 130 μm. Une photodiode 1030 est fabriquée directement sur le substrat principal 1005. Par exemple, dans le cas où le substrat principal 1005 est en silicium Si, la photodiode 1030 est préférentiellement de type métal-semiconducteur-métal. Dans le cas où le substrat principal 1005 est en arseniure de galium AsGa, la photodiode 1030 est préférentiellement de type PIN. Dans le cas où le substrat principal 1005 est en quartz, la photodiode 1030 est reportée. Dans tous les cas, la photodiode 1030 est positionnée en regard de la face utile du laser 1010, à proximité du chemin optique direct reliant le laser 1010 à la fibre optique 1025, c'est-à-dire, dans le mode de réalisation représente aux figures 19 à 21 , à proximité du trou 1020. Dans le cas d'un
substrat principal en quartz, on observe qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un trou puisque le quartz est transparent aux longueurs d'onde émises par le laser 1010. Optionnellement, la photodiode 1030 est reliée à un micro-amplificateur à faible bruit et à au moins un filtre passe-bas (non représentés). Dans le cas où la puissance fournie par la photodiode 1030 est faible, on peut prévoir un amplificateur soit sur le substrat principal 1005, soit sur un circuit imprimé déporté. Préférentiellement, la photodiode 1030 est munie d'une couche anti-reflets sur toute sa surface en regard du laser 1010. Sur la face arrière du laser VCSEL 1010 est effectué un report d'un miroir 1035. Ce miroir est reporté par des techniques connues dans l'art antérieur. Il sert à augmenter la puissance émise par le laser 1010 en direction de la fibre optique 1025 et, par conséquent, de la photodiode 1030. Ainsi, la photodiode 1030 détecte la puissance lumineuse émise par la face utile du laser VCSEL 1010 sans qu'aucun composant optique ne s'interpose sur le chemin optique allant du laser 1010 à la photodiode 1030, à l'exception éventuelle d'une lentille convergente concentrant le rayon lumineux issu du laser 1010 sur la face d'entrée de la fibre optique 1025. Un circuit de contrôle et de régulation (non représenté) reçoit le signal émis par la photodiode 1030 et, en fonction de son intensité, modifie la puissance électrique fournie au laser 1010, de telle manière que la puissance lumineuse maximale émise par ce laser 1010 reste sensiblement constante au cours du temps, pour compenser le vieillissement du laser 1010. Dans un porte fibre ou férule 1040, la fibre optique 1025, par exemple en silice, est montée maintenue par collage ou tout autre moyen de fixation (brasage, soudage,...). L'une des faces du porte-fibre 1040 est en contact avec la face du substrat principal 1005 opposée à sa face accueillant le substrat d'accueil 1007 du laser 1010. Ce porte-fibre ou férule 1040 est constitué d'un capillaire, par exemple en céramique, contenant la fibre optique 1025, le capillaire étant inséré dans un corps extérieur qui peut être en métal ou tout autre matériau. La fibre optique 1025 peut être monomode ou multimode suivant l'application visée et la longueur d'onde d'émission utilisée. Une partie de la fibre optique 1025 dépasse du porte-fibre ou férule 1040 d'une longueur L déterminée à l'avance en connaissant évolution de la puissance couplée du laser 1010 dans la fibre 1025, en fonction de l'écart entre ces deux composants et de l'épaisseur du substrat principal 1005. La longueur de dépassement L peut être maîtrisée avec une très faible dispersion, par exemple en utilisant un procédé de clivage ou découpe de la fibre optique 1025 par laser, ou un procédé de polissage de l'extrémité de la fibre optique 1025. Ainsi, la longueur de dépassement L est déterminée afin qu'une fois la fibre optique 1025 placée dans le trou 1020 et le porte fibre 1040 étant en butée sur la surface du substrat principal 1005 opposée à la surface de montage du substrat d'accueil 1007 du laser 1010, l'écart résiduel e entre la surface active du laser 1010 et l'extrémité clivée de la fibre optique 1025 correspondant au taux de couplage de la lumière recherché. Le taux de couplage recherché peut être volontairement limité afin de ne pas dépasser des niveaux de puissance couplés dans la fibre incompatible avec les niveaux de sécurité oculaires requis par les normes en vigueur.
De ce fait, la présente invention réalise un alignement passif de la fibre optique 1025 et du laser 1010 dans la direction perpendiculaire au plan du substrat principal 1005. L'espace d'épaisseur e séparant la fibre optique 1025 et le laser 1010 peut en outre être rempli avec une colle ou un autre matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique 1025, par exemple 1 ,5 environ pour certains verres ou silices. La fibre optique 1025 peut également être équipée d'une microlentille en extrémité (non représentée) afin d'optimiser le taux de couplage du laser 1010 et de la fibre optique 1025. Préférentiellement, les opérations de préparation du substrat principal 1005 et de report du substrat d'accueil 1007 du laser 1010 et des composants électroniques sont réalisées collectivement sur une plaque (wafer) d'un même matériau, cette plaque étant par la suite découpée aux dimensions d'un substrat principal individuel 1005 (voir figure 21). On diminue ainsi le coût de fabrication par une approche collective. On observe, en figures 20A et 20B, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. Au cours d'une étape 1100, on détermine une puissance lumineuse que l'on souhaite recueillir sur la photodiode, au cours de la vie du laser VCSEL. Au cours d'une étape 1101 , on prépare un laser VCSEL par épitaxie sur un substrat d'accueil. Au cours d'une étape 1102, on prépare le substrat principal. Au cours d'une étape 1103, on effectue un perçage d'un trou nécessaire au passage d'une fibre optique, dans le substrat principal d'épaisseur. Le trou est calibré, traverse le substrat principal, est en regard d'un laser VCSEL et est destiné au guidage d'une fibre optique en direction de la face utile du laser VCSEL. Puis, on reporte, étape 1104, des composants optoélectroniques et électroniques sur une plaque (wafer) d'un même matériau, en mettant en oeuvre un procédé "flip-chip" avec des billes de matériau fusible. On reporte, en particulier, le substrat d'accueil portant le laser VCSEL, un circuit de commande et des pistes électriques reliées d'une part au circuit de commande et, d'autre part, au laser, qui permettent la propagation d'un signal hyperfréquences entre ledit circuit de commande du pilote et ledit laser. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte une étape de report de plots métallisés sur le substrat principal 1105, une étape de dépôt d'un matériau fusible sur lesdits plots métallisés. L'étape de report par une méthode "flip-chip" comporte aussi une étape 1106 de report, sur le substrat d'accueil portant le laser, de plots métalliques correspondant avec la position des billes du substrat principal. L'étape de report comporte une étape de mise en regard 1107 des plots métalliques du substrat d'accueil et des plots métallisés sur le substrat principal. Enfin, l'étape de report comporte une étape de re-fusion 1108 du matériau fusible au cours de laquelle le matériau fusible prend la forme de bille de diamètre contrôlé. Des pistes électriques relient d'une part le circuit de commande et, d'autre part, la photodiode, pour permettent la propagation d'un signal entre ledit circuit de commande et ladite photodiode.
A la fin de l'étape 1108, la photodiode se trouve ainsi en regard de la face utile du laser 1010 et à proximité de l'axe de la fibre optique. La photodiode de contrôle et de régulation 1030 est ainsi positionnée de telle sorte qu'elle reçoive des rayons lumineux émis par le laser VCSEL 1010. De ce fait, les rayons lumineux émis par le laser 1010 en direction de la photodiode 1030 sont convertis en 5 courant par la photodiode pour détecter un éventuel dysfonctionnement du laser VCSEL 1010 et/ou pour réguler sa puissance moyenne. Au cours d'une étape 1111 , on insère une fibre optique dans un porte-fibre et on solidarise ces deux éléments. Au cours d'une étape 1112 (figure 20B), on effectue un clivage de la fibre optique pour que la 10 partie de la fibre qui dépasse du porte-fibre possède une longueur L. Eventuellement, on effectue le clivage avec un angle par rapport à l'axe de la fibre optique, pour limiter les réflexions parasites. Au cours d'une étape 1113, on insert, dans au moins un trou, une fibre fixée dans un porte fibre. Au cours d'une étape 1114, on fixe le porte-fibre optique au substrat principal, par exemple par 15 collage ou brasure, en regard d'un laser, ledit porte-fibre étant à la fin de l'étape d'assemblage en butée sur la surface du substrat principal opposée à la surface de montage du substrat d'accueil sur le substrat principal. Pour fixer la fibre optique, on utilise, par exemple une colle dont l'indice optique est proche de celui de la fibre qui, par capillarité remplit l'espace entre la fibre optique et le trou. 20 Au cours d'une étape optionnelle 1115, on remplit l'écart entre la surface active du composant optoélectronique et l'extrémité de la fibre optique avec un matériau transparent dont l'indice optique est proche de celui de la fibre optique. Au cours du fonctionnement du laser VCSEL, étape 1116, on mesure la puissance lumineuse émise par ce laser avec la photodiode placée sur le substrat principal 1005, et on asservit, étape 25 1117, cette puissance par régulation, selon des techniques connues en soi. La figure 21 montre une variante de l'invention adaptée au cas où l'on doit contrôler et réguler les puissances respectives de plusieurs lasers VCSELs 1010 intégrés, chacun, sur un substrat d'accueil 1007. On reporte alors de la même façon que précédemment des photodiodes 1030 comportant autant de zones photosensibles distinctes que le nombre de lasers VCSELs 1010. 30 On observe, en figure 21 , que la présente invention, dont les caractéristiques sont décrites ci- dessus pour un seul laser 1010, peut être facilement mise en oeuvre dans des applications dites d'optique parallèle dans lesquelles on souhaite aligner simultanément plusieurs lasers à émission verticale 1010 à un ruban de fibres optiques 1025, dont le nombre est, typiquement de 4, 8 ou 12. A cet effet, on place le ruban de fibres optiques 1025 dans un porte-fibres ou férule multifibres 35 1075 ou un bloc de dit "v-grooves" et on réalise un clivage collectif des fibres optiques 1025 tel que chaque fibre optique 1025 dépasse du porte-fibre d'une longueur déterminée L. Le substrat principal 1055 est, quant à lui, percé du nombre de trous 1050 correspondant au nombre de lasers 1010 à coupler aux fibres optiques 1025. Pour contrôler simultanément plusieurs laser VCSEL 1010 conditionnés dans un même boîtier 40 optoélectronique, pour une application dite d'optique parallèle, on réalise les opérations décrites en figures 20A et 20B pour chaque laser VCSEL 1010 , ces lasers VCSELs 1010 étant ensuite montés
sur le substrat principal commun 1055, et on positionne, pour chaque laser 1010, une photodiode de contrôle et de régulation 1030, comme indiqué ci-dessus. On peut également traiter collectivement ce problème en utilisant non pas des substrats de VCSELs discrets ou séparés mais en utilisant un substrat d'accueil comportant plusieurs VCSELs 1010, en ligne ou en matrice. Les procédés mentionnés plus haut sont collectifs et peuvent donc être appliqués simultanément sur tous les lasers 1010. Huitième à quinzième aspects. On observe, en figure 22, un substrat 1203 portant, sur une première face (la face supérieure en figure 22) une première couche de matériau diélectrique 1201 , une ligne conductrice 1204 et une deuxième couche de matériau diélectrique 1202 sur laquelle une soudure 1205 attache un boîtier 1200. Un perçage 1206 est formé depuis la deuxième face du substrat (la face inférieure en figure 22) opposée à la première face, jusqu'à la ligne conductrice 1205, en regard de l'intérieur du boîtier 1200. Le boîtier 1200 est par exemple en silicium. Le perçage 1206 permet de relier des composants électroniques extérieurs au boîtier 1200 aux composants électroniques 1210 situés à l'intérieur du boîtier 1200, selon des techniques connues. Le perçage 1206 est réalisé, préférentiellement avant la mise en boîtier par les techniques classique de masquage (résinage, photolithographie et ouverture par gravure humide ou sèche). Il est ensuite rempli de métal pour permettre la connexion électrique entre la ligne conductrice 1204 et l'extérieur du boîtier 1200. On observe que la méthode de réalisation du perçage se fait en deux étapes (la ligne conductrice métallique 1205 assurant l'étanchéité vis-à-vis de l'extérieur, on réalise un trou puis on le remplit de métal, le trou n'ayant pas besoin d'être parfaitement étanche après remplissage par du métal). La réalisation de la traversée électrique montrée sur la figure 22 permet d'éviter que les signaux véhiculés par la ligne conductrice 1204 ne passe à proximité du boîtier 1200 et, dans le cas où celui-ci est en matériau conducteur, que ces signaux soient perturbés par cette proximité (effet de « plan de masse »). Le rôle de la première couche de matériau diélectrique 1201 est d'isoler du substrat toutes les lignes conductrices d'entrée-sortie des composants électroniques 1210. Le substrat 1203 peut être, lui-même, complexe et consister en un empilement de niveaux de conductions et/ou d'interconnexions de différents composants intégrés. L'exemple pratique décrivant ce type de substrat complexe est donné par un substrat silicium intégrant des fonctions électroniques diverses. On observe que le substrat silicium est généralement choisi avec une forte résistivité. Dans certaines applications (non représentées) pour lesquelles l'isolation électrique doit être plus importante, on isole les contacts par des tranchées ou on réalise des dépôts de matériau diélectriques sur les parois du trou. Les lignes conductrices de d'entrée-sortie 1204 sont alors réalisées sur cette première couche de matériau diélectrique 1201 par les techniques conventionnelles de dépôt par évaporation. Une deuxième couche de matériau diélectrique 1202, optionnelle, est ensuite déposé sur ces lignes de conductions 1204, ce qui permet de renforcer mécaniquement ces lignes. L'étanchéité est assurée par la soudure (brasure) 1205, en Indium. Les différences de niveaux induits par le dépôt du
métal constituant les lignes conductrices dans la deuxième couche de matériau diélectrique, peuvent, au besoin, être rattrapées par une simple planarisation du deuxième diélectrique par les technique de polissage de wafer conventionnelles. Dans le mode de réalisation illustré, on effectue alors la soudure du boîtier 1200 sur la deuxième couche de matériau diélectrique 1202, de manière connue en soi. Grâce à ce premier aspect de la présente invention, même lorsque le boîtier d'encapsulation des composants électroniques 1210 portés par le substrat 1203 est métallique, on évite l'effet plan de masse qui pourrait perturber les signaux véhiculés par la ligne conductrice 1204, en particulier si ce sont des signaux hyperfréquences puisque le chemin de ces signaux reste éloigné du bord du boîtier 1200. Dans le mode de réalisation illustré en figures 23 à 26, on effectue le dépôt d'un support 1401 de bille ou cylindre de matériau fusible (figure 23). Ce dépôt est connu dans la technologie de type flip-chip mais, au lieu d'être appliqué à des composants électroniques, on l'applique à la connexion d'un boîtier sur le substrat et, au lieu de l'appliquer à la transmission de signaux électroniques, on l'applique au maintien mécanique du boîtier sur le substrat. Puis on effectue le dépôt de matériau fusible 1501 , comme illustré en figure 24. Ce dépôt est effectué à basse température par évaporation du métal indium. Puis on fait fondre le matériau fusible et celui-ci prend spontanément la forme d'une bille 1601 ou d'un cylindre, selon la forme du support 1401 , sous l'effet des forces de tension superficielle, comme illustré en figure 25. Le principe du dépôt d'un métal par évaporation ou tout autre forme de dépôt (électrolytique par exemple) et est bien connu de l'homme de l'art. Ainsi on définit par des étapes conventionnelles en microélectronique de dépôt de résine, lithographie, insolation une zone ouverte dont les dimensions sont contrôlées à mieux que le micron et où le dépôt du métal indium ou de tout autre métal peut être réalisé. Une fois le métal déposé, on élimine la résine et ce métal peut être refondu pour former un joint cylindrique (figure 26). Le métal indium pris pour exemple peut être remplacé par des alliages à base d'indium tels que l'indium-étain (InSn). Dans le cas de l'indium la formation du joint continu par augmentation de la température pour rendre l'indium liquide est comprise entre 160°C et 175°C. L'herméticité est ensuite obtenu par refusion du joint continu sur l'embase du boîtier elle-même montrant une métallisation adaptée. Enfin, on place sur ces billes, en appui, le boîtier 1702 muni d'un support 1701 de bille ou de cylindre identique à celui du substrat 1203, comme illustré en figure 26. Dans le mode de réalisation illustré en figures 27 et 28, à partir de l'état du substrat obtenu à la fin de l'étape 1303, on effectue le dépôt d'un joint en matériau ductile 1801 , en regard de la position prévue du boîtier 1802 d'encapsulation des composants électroniques portés par le substrat et on prévoit une forme de couteau 1803 au bord du boîtier, forme destinée à s'enfoncer dans le joint ainsi constitué. La forme des bords du boîtier 1802 est telle que son épaisseur est inférieure, en son extrémité, à la moitié de l'épaisseur moyenne du boîtier 1802. Dans un mode de réalisation préférentiel, cette
forme 1803 est une forme prismatique à section essentiellement triangulaire dont l'angle d'extrémité est aigu, par exemple de l'ordre de 60 degrés ou de 1 radian. Sur la partie boîtier a ainsi été réalisée une portée de joint du type conique avec une portée aiguë ou légèrement arrondie permettant dans certains cas d'éviter le sectionnement de la partie joint. L'épaisseur totale du joint dans ce cas pourra être supérieure à 10 μm. D'une manière générale, la portée du boîtier ne devra pas dépasser l'épaisseur de métal. Sous l'effet d'efforts mécaniques exercés soit par une dépression à l'intérieur du boîtier 1802 (par exemple une pression résiduelle inférieure à 10"4 torr), soit par des moyens de maintien en position (non représentés), les bords du boîtier 1802 restent enfoncés dans le joint 1801 et ne risque pas de se déplacer parallèlement au plan du substrat 1800. On observe, en première ligne de la figure 28, qu'avant l'assemblage du boîtier 1802 sur le substrat 1800, le substrat 1800 porte chaque composant électronique 1805 à encapsuler et le joint 1801 , tout autour du composant 1805. Par ailleurs, le boîtier 1802 est constitué pour que ses bords présentent la forme en couteau mentionnée ci-dessus. Puis, comme représenté en deuxième ligne de la figure 28, à gauche, on positionne le boîtier1005 on which is transferred a receiving substrate 1007 carrying a VCSEL laser 1010, the emitting face 1015 of which is useful faces the main substrate 1005. A hole 1020 is made opposite the active area of the VCSEL laser 1010 to perform an optical coupling of the laser and an optical fiber 1025 inserted in the hole 1020. The main substrate 1005 can be made of various materials (Silicon, Alumina, Quartz, ...) compatible with the realization on at least one of its conductive track faces (not shown) adapted to the propagation of a microwave electrical signal. On this main substrate 1005, metallized pads are produced on which a fusible material is deposited, capable of re-forming into balls 1017 of controlled diameter, typically between 20 μm and 500 μm. This is the micro-ballooning process known as a "flip-chip". The receiving substrate 1007 is thus linked to the main substrate 1005 by a metallization allowing positioning of the “flip-chip” type by means of balls 1017 of fusible metal (Indium, AuSn or other eutectic alloy) themselves placed on pads metallic themselves made on the main substrate 1005. The receiving substrate 1007 of the laser 1010 is equipped with metal studs coincide with the position of the balls 1017 of the main substrate 1005. The diameter of the fusible balls 1017 is chosen according to the final height of the VCSEL. The balls 1017 ensure both the mechanical positioning and the electrical connection of the photodiode to other components carried by the main substrate 1005. The use of a flip-chip type transfer is motivated by the good microwave performance of this technology and its self-alignment properties of the receiving substrate 1007 of the laser 1010, thus making it possible to control its position relative to the main substrate 1005. The hole 1020, produced in the main substrate 1005, can be obtained by various methods such as than dry etching or laser drilling. The shape of the hole 1020 is not necessarily circular: it can be any geometric shape in which a circle of the diameter of an optical fiber 1025 to be inserted can be inscribed, typically from 125 to 130 μm. A photodiode 1030 is manufactured directly on the main substrate 1005. For example, in the case where the main substrate 1005 is made of silicon Si, the photodiode 1030 is preferably of the metal-semiconductor-metal type. In the case where the main substrate 1005 is of AsGa galium arsenide, the photodiode 1030 is preferably of the PIN type. In the case where the main substrate 1005 is made of quartz, the photodiode 1030 is reported. In all cases, the photodiode 1030 is positioned opposite the useful face of the laser 1010, near the direct optical path connecting the laser 1010 to the optical fiber 1025, that is to say, in the embodiment represents in Figures 19 to 21, near hole 1020. In the case of a main quartz substrate, we observe that it is not necessary to provide a hole since the quartz is transparent to the wavelengths emitted by the laser 1010. Optionally, the photodiode 1030 is connected to a low-noise micro-amplifier and at least one low-pass filter (not shown). In the case where the power supplied by the photodiode 1030 is low, an amplifier can be provided either on the main substrate 1005, or on a remote printed circuit. Preferably, the photodiode 1030 is provided with an anti-reflection layer over its entire surface facing the laser 1010. On the rear face of the VCSEL laser 1010, a mirror 1035 is carried over. This mirror is carried over by known techniques in the prior art. It is used to increase the power emitted by the laser 1010 towards the optical fiber 1025 and, consequently, the photodiode 1030. Thus, the photodiode 1030 detects the light power emitted by the useful face of the VCSEL 1010 laser without any optical component is not interposed on the optical path going from the laser 1010 to the photodiode 1030, with the possible exception of a converging lens concentrating the light ray coming from the laser 1010 on the entry face of the optical fiber 1025. A control and regulation circuit (not shown) receives the signal emitted by the photodiode 1030 and, depending on its intensity, modifies the electric power supplied to the laser 1010, in such a way that the maximum light power emitted by this laser 1010 remains substantially constant over time, to compensate for the aging of the laser 1010. In a fiber holder or ferrule 1040, the optical fiber 1025, for example made of silica, is mounted maintained by bonding o u any other fixing means (soldering, welding, ...). One of the faces of the fiber holder 1040 is in contact with the face of the main substrate 1005 opposite its face receiving the receiving substrate 1007 of the laser 1010. This fiber holder or ferrule 1040 consists of a capillary, by example in ceramic, containing the optical fiber 1025, the capillary being inserted in an external body which can be made of metal or any other material. The optical fiber 1025 can be monomode or multimode depending on the intended application and the emission wavelength used. Part of the optical fiber 1025 protrudes from the fiber holder or ferrule 1040 by a length L determined in advance by knowing the evolution of the coupled power of the laser 1010 in the fiber 1025, as a function of the difference between these two components. and the thickness of the main substrate 1005. The protruding length L can be controlled with very little dispersion, for example by using a method of cleavage or cutting of the optical fiber 1025 by laser, or a method of polishing the end of the optical fiber 1025. Thus, the protrusion length L is determined so that once the optical fiber 1025 is placed in the hole 1020 and the fiber holder 1040 is in abutment on the surface of the main substrate 1005 opposite the surface of mounting the receiving substrate 1007 of the laser 1010, the residual distance e between the active surface of the laser 1010 and the cleaved end of the optical fiber 1025 corresponding to the coupling rate of the light sought . The desired coupling rate can be deliberately limited so as not to exceed coupled power levels in the fiber incompatible with the ocular safety levels required by the standards in force. Therefore, the present invention achieves passive alignment of the optical fiber 1025 and the laser 1010 in the direction perpendicular to the plane of the main substrate 1005. The space of thickness e separating the optical fiber 1025 and the laser 1010 can furthermore be filled with an adhesive or other transparent material whose optical index is close to that of the optical fiber 1025, for example approximately 1.5 for certain glasses or silicas. The optical fiber 1025 can also be equipped with a microlens at the end (not shown) in order to optimize the coupling rate of the laser 1010 and the optical fiber 1025. Preferably, the operations of preparation of the main substrate 1005 and transfer of the host substrate 1007 of laser 1010 and electronic components are produced collectively on a plate (wafer) of the same material, this plate then being cut to the dimensions of an individual main substrate 1005 (see FIG. 21). The manufacturing cost is thus reduced by a collective approach. FIGS. 20A and 20B show, in the form of a flow diagram, steps implemented in a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention. During a step 1100, a light power is determined which one wishes to collect on the photodiode, during the life of the VCSEL laser. During a step 1101, a VCSEL laser is prepared by epitaxy on a host substrate. During a step 1102, the main substrate is prepared. During a step 1103, a hole is drilled necessary for the passage of an optical fiber, in the main thick substrate. The hole is calibrated, passes through the main substrate, is opposite a VCSEL laser and is intended for guiding an optical fiber towards the useful face of the VCSEL laser. Then, step 1104, optoelectronic and electronic components are transferred to a wafer of the same material, using a "flip-chip" process with balls of fusible material. In particular, the host substrate carrying the VCSEL laser, a control circuit and electrical tracks connected on the one hand to the control circuit and, on the other hand, to the laser, which allow the propagation of a microwave signal between said pilot control circuit and said laser. The transfer step by a "flip-chip" method comprises a transfer step of metallized studs on the main substrate 1105, a step of depositing a fusible material on said metallized studs. The transfer step by a "flip-chip" method also includes a step 1106 of transfer, on the host substrate carrying the laser, of metal studs corresponding with the position of the balls of the main substrate. The transfer step includes a step 1107 of placing the metal studs of the receiving substrate and the metallized studs on the main substrate. Finally, the transfer step comprises a step of re-melting 1108 of the fusible material during which the fusible material takes the form of a ball of controlled diameter. Electrical tracks connect on the one hand the control circuit and, on the other hand, the photodiode, to allow the propagation of a signal between said control circuit and said photodiode. At the end of step 1108, the photodiode is thus opposite the useful face of the laser 1010 and close to the axis of the optical fiber. The control and regulation photodiode 1030 is thus positioned so that it receives light rays emitted by the laser VCSEL 1010. Therefore, the light rays emitted by the laser 1010 in the direction of photodiode 1030 are converted into 5 current through the photodiode to detect a possible malfunction of the VCSEL 1010 laser and / or to regulate its average power. During a step 1111, an optical fiber is inserted into a fiber holder and these two elements are joined. During a step 1112 (FIG. 20B), the optical fiber is cleaved so that the part of the fiber which protrudes from the fiber holder has a length L. Optionally, the cleavage is carried out at an angle with respect to to the axis of the optical fiber, to limit stray reflections. During a step 1113, a fiber fixed in a fiber holder is inserted into at least one hole. During a step 1114, the optical fiber holder is fixed to the main substrate, for example by gluing or soldering, facing a laser, said fiber holder being at the end of the assembly step in abutment on the surface of the main substrate opposite the mounting surface of the host substrate on the main substrate. To fix the optical fiber, an adhesive is used, for example, the optical index of which is close to that of the fiber which, by capillary action, fills the space between the optical fiber and the hole. During an optional step 1115, the gap between the active surface of the optoelectronic component and the end of the optical fiber is filled with a transparent material whose optical index is close to that of the optical fiber. During the operation of the VCSEL laser, step 1116, the light power emitted by this laser is measured with the photodiode placed on the main substrate 1005, and this power is controlled, step 251117, by regulation, according to techniques known per se. FIG. 21 shows a variant of the invention adapted to the case where it is necessary to control and regulate the respective powers of several lasers VCSELs 1010 integrated, each on a host substrate 1007. It is then reported in the same way as above photodiodes 1030 comprising as many distinct photosensitive zones as the number of VCSELs 1010 lasers. It can be seen, in FIG. 21, that the present invention, the characteristics of which are described above for a single laser 1010, can be easily implemented in so-called parallel optics applications in which it is desired to simultaneously align several vertical emission lasers 1010 to a ribbon of optical fibers 1025, the number of which is typically 4, 8 or 12. For this purpose, the ribbon of optical fibers 1025 in a fiber holder or multi-fiber ferrule 35 1075 or a block of so-called "v-grooves" and a collective cleavage of the optical fibers 1025 is carried out such that each fiber o ptic 1025 protrudes from the fiber holder by a determined length L. The main substrate 1055 is, for its part, pierced with the number of holes 1050 corresponding to the number of lasers 1010 to be coupled to the optical fibers 1025. To simultaneously control several VCSEL 1010 lasers packaged in the same optoelectronic box 40, for a so-called parallel optics application, the operations described in FIGS. 20A and 20B are carried out for each VCSEL 1010 laser, these VCSELs 1010 lasers then being mounted on the common main substrate 1055, and a control and regulation photodiode 1030 is positioned, for each laser 1010, as indicated above. This problem can also be treated collectively by using not discrete or separate VCSELs substrates but by using a host substrate comprising several VCSELs 1010, in line or in a matrix. The methods mentioned above are collective and can therefore be applied simultaneously to all 1010 lasers. Eighth to fifteenth aspects. We observe, in FIG. 22, a substrate 1203 carrying, on a first face (the upper face in FIG. 22) a first layer of dielectric material 1201, a conductive line 1204 and a second layer of dielectric material 1202 to which a solder 1205 attaches a housing 1200. A bore 1206 is formed from the second face of the substrate (the lower face in FIG. 22) opposite the first face, up to the conductive line 1205, facing the interior of the housing 1200. The housing 1200 is for example made of silicon. The hole 1206 makes it possible to connect electronic components outside the housing 1200 to the electronic components 1210 located inside the housing 1200, according to known techniques. The drilling 1206 is carried out, preferably before the packaging by the conventional masking techniques (resin, photolithography and opening by wet or dry etching). It is then filled with metal to allow the electrical connection between the conductive line 1204 and the outside of the housing 1200. It is observed that the method of carrying out the drilling is done in two stages (the metallic conductive line 1205 ensuring the tightness vis- vis-à-vis the outside, a hole is made and then it is filled with metal, the hole need not be perfectly sealed after filling with metal). The realization of the electrical crossing shown in FIG. 22 makes it possible to prevent the signals conveyed by the conductive line 1204 from passing close to the housing 1200 and, in the case where this is made of conductive material, that these signals are disturbed by this proximity ("ground plan" effect). The role of the first layer of dielectric material 1201 is to isolate from the substrate all the conductive input-output lines of the electronic components 1210. The substrate 1203 can itself be complex and consist of a stack of levels of conduction and / or interconnections of different integrated components. The practical example describing this type of complex substrate is given by a silicon substrate integrating various electronic functions. It is observed that the silicon substrate is generally chosen with a high resistivity. In certain applications (not shown) for which the electrical insulation must be greater, the contacts are isolated by trenches or deposits of dielectric material are made on the walls of the hole. The input-output conductive lines 1204 are then produced on this first layer of dielectric material 1201 by conventional techniques of deposition by evaporation. A second layer of dielectric material 1202, optional, is then deposited on these conduction lines 1204, which makes it possible to mechanically reinforce these lines. The seal is ensured by the solder 1205, made of Indium. The level differences induced by the deposit of metal constituting the conductive lines in the second layer of dielectric material, can, if necessary, be caught by a simple planarization of the second dielectric by conventional wafer polishing techniques. In the illustrated embodiment, the housing 1200 is then welded to the second layer of dielectric material 1202, in a manner known per se. Thanks to this first aspect of the present invention, even when the encapsulation box of the electronic components 1210 carried by the substrate 1203 is metallic, the ground plane effect which could disturb the signals conveyed by the conductive line 1204 is avoided, by particularly if they are microwave signals since the path of these signals remains far from the edge of the housing 1200. In the embodiment illustrated in FIGS. 23 to 26, a support 1401 of ball or cylinder of fusible material is deposited ( figure 23). This deposit is known in flip-chip technology but, instead of being applied to electronic components, it is applied to the connection of a housing on the substrate and, instead of being applied to transmission of electronic signals, it is applied to the mechanical maintenance of the housing on the substrate. Then the deposition of fusible material 1501 is carried out, as illustrated in FIG. 24. This deposition is carried out at low temperature by evaporation of the indium metal. Then the meltable material is melted and it spontaneously takes the form of a ball 1601 or a cylinder, depending on the shape of the support 1401, under the effect of the surface tension forces, as illustrated in FIG. 25. principle of depositing a metal by evaporation or any other form of deposit (electrolytic for example) and is well known to those skilled in the art. Thus, by conventional steps in microelectronics of resin deposition, lithography, exposure, an open area is defined whose dimensions are better controlled than a micron and where the deposition of the indium metal or any other metal can be carried out. Once the metal has been deposited, the resin is removed and this metal can be remelted to form a cylindrical seal (Figure 26). The indium metal taken as an example can be replaced by indium-based alloys such as indium-tin (InSn). In the case of indium, the formation of the continuous seal by increasing the temperature to make the indium liquid is between 160 ° C and 175 ° C. The hermeticity is then obtained by reflowing the continuous seal on the base of the housing itself showing an adapted metallization. Finally, the housing 1702 is placed on these balls, bearing, with a support 1701 for a ball or cylinder identical to that of the substrate 1203, as illustrated in FIG. 26. In the embodiment illustrated in FIGS. 27 and 28, starting from the state of the substrate obtained at the end of step 1303, a seal is made of ductile material 1801, opposite the intended position of the housing 1802 for encapsulating the electronic components carried by the substrate and a knife shape 1803 is provided at the edge of the housing, a shape intended to sink into the joint thus formed. The shape of the edges of the housing 1802 is such that its thickness is less, at its end, than half the average thickness of the housing 1802. In a preferred embodiment, this Form 1803 is a prismatic shape with an essentially triangular section, the end angle of which is acute, for example of the order of 60 degrees or 1 radian. On the housing part was thus produced a joint bearing of the conical type with an acute or slightly rounded bearing making it possible in certain cases to avoid the cutting of the joint part. The total thickness of the joint in this case may be greater than 10 μm. In general, the range of the housing should not exceed the thickness of metal. Under the effect of mechanical forces exerted either by a vacuum inside the housing 1802 (for example a residual pressure less than 10 "4 torr), or by means of holding in position (not shown), the edges of the box 1802 remain pressed into the joint 1801 and is not likely to move parallel to the plane of the substrate 1800. It is observed, in the first line of FIG. 28, that before the assembly of the box 1802 on the substrate 1800, the substrate 1800 carries each electronic component 1805 to be encapsulated and the seal 1801, all around the component 1805. Furthermore, the housing 1802 is made so that its edges have the shape of a knife mentioned above. Then, as shown in the second line of the figure 28, on the left, we position the housing
1802 sur le substrat 1800 en enfonçant les bords du boîtier 1802 à formes en couteau, dans le joint 1801 pour enfermer, entre le boîtier 1802 et le substrat 1800, les composants électroniques à encapsuler. Dans l'exemple représenté en vue de dessus, en deuxième ligne, à droite de la figure 28, deux composants électroniques 1901 et 1902 sont encapsulés et ils disposent de six lignes conductrice, au total, pour communiquer avec l'extérieur du boîtier 1802. On observe, en figure 29, une encapsulation de composant électronique identique à celle illustrée en figure 28, à l'exception du couteau 1901 qui est porté par le substrat 1900 et du joint 1903, qui est porté par le bord du boîtier 1902. Les modes de réalisation illustrés en figures 28 et 29 concernent les domaines des composants électroniques englobant tout composant type mémoires, circuits logiques ou analogique, circuits de puissance par exemple. Ces composants sont, par exemple, reportés par des techniques de « flip chip », les interconnections étant alors assurées par des lignes réalisées sur une plateforme silicium par exemple et ou simplement collés en surface et interconnectés par fils aux lignes de transmission précédemment mentionnées. L'ensemble des lignes de sortie peuvent aussi être réalisé comme décrit ci-dessus en regard de la figure 22. Comme illustré en figure 30, lorsqu'un des composants électroniques encapsulés est un composant optoélectronique 2002, on peut prévoir, sur le substrat 2000, une fenêtre 2003 de matériau au moins partiellement transparent dans la bande spectrale de lumière mise en œuvre par le composant en question. Dans le mode de réalisation illustré en figure 30, une fibre optique 2006 est portée par une ferrule 2007 présentant, sur sa surface en regard du substrat 2000, une forme en couteau 2004 similaire à la forme en couteau des bords du boîtier 2001 , qui s'enfonce dans un joint 2005 formé sur le substrat 2000. Dans ce cas, le substrat est transparent aux longueurs d'onde considérés , en regard de l'extrémité de la fibre optique. Le substrat est, par exemple en silicium, en quartz ou en Arseniure de Gallium.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 31 , le boîtier 2100 est réalisé en matériau transparent dans la bande spectrale de lumière mise en œuvre par le composant optoélectronique 2101. Par exemple, le boîtier 2100 est réalisé en quartz, en silicium ou en Arseniure de Gallium). Il comporte préférentiellement une fenêtre 2102 d'une épaisseur inférieure à 100 μm. 5 On observe, en figure 32, qu'une bille 2200 de matériau fusible, par exemple de l'Indium, est positionnée en sortie d'une canalisation 2201 de pompage du gaz présent dans le boîtier 2202. La bille 2200 réalise ainsi une micro-vanne. Lorsque le vide a été, au moins partiellement, réalisé dans le boîtier 2202, on chauffe la bille 2200 jusqu'à sa température de fusion. Par capillarité, elle descend alors dans la canalisation 2201 et s'y solidifie, ce qui a pour conséquence d'obturer cette canalisation1802 on the substrate 1800 by pressing the edges of the knife-shaped housing 1802 into the joint 1801 to enclose, between the housing 1802 and the substrate 1800, the electronic components to be encapsulated. In the example shown in plan view, in the second line, to the right of FIG. 28, two electronic components 1901 and 1902 are encapsulated and they have six conductive lines, in total, for communicating with the outside of the housing 1802. In FIG. 29, there is an encapsulation of the electronic component identical to that illustrated in FIG. 28, with the exception of the knife 1901 which is carried by the substrate 1900 and the seal 1903, which is carried by the edge of the housing 1902. The embodiments illustrated in FIGS. 28 and 29 relate to the fields of electronic components encompassing any component such as memories, logic or analog circuits, power circuits for example. These components are, for example, transferred by "flip chip" techniques, the interconnections then being provided by lines produced on a silicon platform for example and or simply bonded to the surface and interconnected by wires to the transmission lines mentioned above. All of the output lines can also be produced as described above with reference to FIG. 22. As illustrated in FIG. 30, when one of the encapsulated electronic components is an optoelectronic component 2002, provision may be made on the substrate 2000 , a window 2003 of material at least partially transparent in the spectral light band implemented by the component in question. In the embodiment illustrated in FIG. 30, an optical fiber 2006 is carried by a ferrule 2007 having, on its surface facing the substrate 2000, a knife shape 2004 similar to the knife shape of the edges of the housing 2001, which s 'driven into a joint 2005 formed on the substrate 2000. In this case, the substrate is transparent at the wavelengths considered, opposite the end of the optical fiber. The substrate is, for example made of silicon, quartz or Gallium arsenide. In the embodiment illustrated in FIG. 31, the housing 2100 is made of transparent material in the spectral light band implemented by the optoelectronic component 2101. For example, the housing 2100 is made of quartz, silicon or Arsenide of Gallium). It preferably comprises a window 2102 with a thickness of less than 100 μm. 5 It can be seen, in FIG. 32, that a ball 2200 of fusible material, for example Indium, is positioned at the outlet of a pipe 2201 for pumping the gas present in the housing 2202. The ball 2200 thus produces a micro -valve. When the vacuum has been at least partially created in the housing 2202, the ball 2200 is heated to its melting temperature. By capillarity, it then descends into the pipe 2201 and solidifies there, which has the consequence of closing this pipe.
10 2201. En variante, au cours du chauffage de la bille 2200, on remonte la pression à l'extérieur du boîtier 2202 pour que la bille 2200, en fusion, soit aspirée à l'intérieur de la canalisation 2201. Le boîtier est alors hermétiquement clos et maintenu en position par la dépression. Les exemples d'applications de la présente invention sont nombreux et concernent de nombreux domaines d'applications comme la microélectronique, les technologies MEMS (acronyme10 2201. As a variant, during heating of the ball 2200, the pressure is raised outside the housing 2202 so that the ball 2200, in fusion, is sucked inside the pipe 2201. The housing is then hermetically sealed and held in position by the depression. The examples of applications of the present invention are numerous and relate to numerous fields of applications such as microelectronics, MEMS technologies (acronym
15 de MEchanical Mobile Semiconductors pour semiconducteurs mobiles mécaniques), l'optique, l'optoélectronique les systèmes de détection, de capteurs etc. Préférentiellement, l'encapsulation des composants électroniques ou optoélectroniques est effectuée de manière collective sur un substrat unique qui est ensuite découpé pour séparer les ensembles boîtier-substrat. 0
15 of MEchanical Mobile Semiconductors for mechanical mobile semiconductors), optics, optoelectronics detection systems, sensors etc. Preferably, the encapsulation of the electronic or optoelectronic components is carried out collectively on a single substrate which is then cut to separate the housing-substrate assemblies. 0