FR2815677A1 - Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques - Google Patents

Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques Download PDF

Info

Publication number
FR2815677A1
FR2815677A1 FR0013680A FR0013680A FR2815677A1 FR 2815677 A1 FR2815677 A1 FR 2815677A1 FR 0013680 A FR0013680 A FR 0013680A FR 0013680 A FR0013680 A FR 0013680A FR 2815677 A1 FR2815677 A1 FR 2815677A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
holes
support
supports
balls
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0013680A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2815677B1 (fr
Inventor
Francois Marion
Cecile Bory
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR0013680A priority Critical patent/FR2815677B1/fr
Priority to JP2002538089A priority patent/JP2004512563A/ja
Priority to US10/168,997 priority patent/US20030077050A1/en
Priority to PCT/FR2001/003301 priority patent/WO2002035138A1/fr
Priority to EP01982540A priority patent/EP1242766A1/fr
Publication of FR2815677A1 publication Critical patent/FR2815677A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2815677B1 publication Critical patent/FR2815677B1/fr
Priority to US11/133,884 priority patent/US20050213896A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
    • F16M11/041—Allowing quick release of the apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/20—Undercarriages with or without wheels
    • F16M11/22—Undercarriages with or without wheels with approximately constant height, e.g. with constant length of column or of legs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
    • G02B6/4231—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment with intermediate elements, e.g. rods and balls, between the elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections

Abstract

Procédé et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques.Selon l'invention, pour aligner des supports (2, 8) on forme des trous (6, 7, 11, 12) dans ces supports, les uns en correspondance avec les autres, on place des billes (14, 16) sur les trous de l'un des supports et l'on assemble ces derniers en plaçant les trous de l'autre support sur les billes. On choisit les tailles des trous ou des billes pour obtenir un angle prédéfini (alpha) entre les supports assemblés.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'ALIGNEMENT PASSIF DE SUPPORTS,
EN PARTICULIER DE PLAQUES PORTANT DES COMPOSANTS
OPTIQUES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'alignement passif de supports.
Elle trouve en particulier des applications dans le domaine de l'optique, par exemple pour aligner de façon passive des plaques portant des composants optiques.
L'invention s'applique aussi au domaine des MEMS ou systèmes micro-électro-mécaniques ( microelectro-mechanical systems ).
Plus généralement, l'invention trouve des applications dans tous les domaines où il est nécessaire de réaliser un alignement précis de supports, par exemple en forme de plaque.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On connaît déjà des techniques permettant d'aligner et d'assembler deux plaques l'une par rapport à l'autre, avec une bonne précision et sans support d'alignement commun.
On connaît en particulier des techniques actives selon lesquelles on forme des repères optiques sur les deux plaques, on aligne optiquement ou électriquement les deux plaques et l'on assemble ces dernières en les maintenant dans la position
<Desc/Clms Page number 2>
d'alignement fixée (par collage, soudure ou maintien mécanique).
On connaît aussi des techniques passives selon lesquelles on forme des éléments sur les plaques, ces éléments permettant un auto-alignement puis une fixation des deux plaques ; il s'agit par exemple de la technique de retournement de puce ( flip-chip ) dans laquelle l'auto-alignement des plaques a lieu grâce aux propriétés d'auto-alignement de billes de brasure ( solder balls ) portées à l'état fondu.
Indiquons dès maintenant que l'invention fait partie des techniques d'alignement passif et permet un alignement puis une fixation de deux pièces sensiblement planes sans que l'on ait besoin d'un alignement optique lors de l'assemblage des deux pièces.
On connaît déjà une technique d'alignement passif de deux composants par le document suivant : [1] Passive alignment member for vertical surface emitting/detecting devices, WO99/44088, The
Whitaker Corporation.
On connaît aussi d'autres techniques permettant des alignements optiques, par les documents suivants : [2] Self-aligning support structure for optical components, US 4079404, L. D. Comerford et al.
[3] Microjoinery : concepts, definition, and application to microsystem development, Sensors and actuators A 66 (1998) pp. 315-332.
<Desc/Clms Page number 3>
Il est souhaitable de pouvoir fixer mécaniquement deux supports (par exemple deux plaques) l'un à l'autre, de telle manière que ces deux supports (a) soient parfaitement alignés l'un par rapport à l'autre après fixation (par rapport à des repères spatiaux formés sur chacun des supports avant l'assemblage de ceux-ci) et (b) puissent aussi faire un angle entre eux.
Ce problème est partiellement résolu par la technique exposée dans le document [1]. Cette technique permet d'aligner deux composants l'un par rapport à l'autre, suivant deux directions perpendiculaires X et Y, mais ne permet pas de les aligner suivant une troisième direction Z, perpendiculaire aux directions X et Y, sans utilisation d'espaceurs ( spacers ) ou d'autres moyens annexes pour maîtriser l'espacement des composants.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.
L'invention vise à aligner de façon précise et passive au moins deux supports, en particulier deux plaques qui portent des composants optiques tels que, par exemple, une ou plusieurs fibres optiques ou un ou plusieurs émetteurs et/ou récepteurs de lumière.
L'invention permet d'assembler avec précision ces deux supports, suivant trois axes X, Y et Z perpendiculaires les uns aux autres, et de maîtriser l'angle que font entre eux ces deux supports.
<Desc/Clms Page number 4>
De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé d'alignement passif d'au moins un premier support et d'au moins un deuxième support, ce procédé étant caractérisé en ce que : - on forme au moins trois premiers trous dans le premier support à partir d'une première face de ce premier support, - on forme au moins trois deuxièmes trous dans le deuxième support à partir d'une première face de ce deuxième support, ces deuxièmes trous étant aptes à se trouver en regard des premiers trous lorsque les premières faces des premier et deuxième supports sont placées en regard l'une de l'autre, - on place des billes respectivement sur les premiers trous, la taille de chaque bille étant supérieure à la taille du premier trou correspondant à cette bille et à la taille du deuxième trou correspondant à ce premier trou, et - on assemble les premier et deuxième supports en plaçant les deuxièmes trous sur les billes qui se trouvent sur les premiers trous correspondant respectivement à ces deuxième trous, et en ce que l'on choisit les tailles des premiers et deuxièmes trous et/ou les tailles des billes pour obtenir un angle prédéfini, positif ou nul, entre les premières faces respectives des premier et deuxième supports assemblés.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de l'invention, on fixe en outre le premier support au deuxième support.
<Desc/Clms Page number 5>
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier support est fixé au deuxième support par une technique choisie parmi le collage par enrobage, le pré-dépôt d'une colle sur le premier support avant l'assemblage des premier et deuxième supports, le collage localisé, par encollage des billes avant cet assemblage, et la fixation par un moyen mécanique de fixation.
Pour favoriser l'assemblage des premier et deuxième supports avant de fixer ceux-ci l'un à l'autre, il est possible de faire vibrer cet assemblage.
De préférence, les premiers et deuxièmes trous n'ont pas tous le même taille.
Dans un exemple de l'invention, les trois premiers trous (et, bien sûr, les trois deuxièmes trous correspondants) sont sensiblement placés aux sommets d'un triangle isocèle, deux de ces trois premiers trous ayant sensiblement la même taille et délimitant la base de ce triangle isocèle tandis que le troisième trou a une taille inférieure.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, on utilise N premiers supports et N deuxièmes supports respectivement associés aux N premiers supports, N étant un nombre entier supérieur à 1, on enrobe d'une colle polymérisable chacun des N assemblages de premier et deuxième supports associés et l'on réticule simultanément la colle des N assemblages.
On choisit par exemple les matériaux dont sont faits les premier et deuxième supports parmi le silicium, le quartz, le verre et les métaux.
<Desc/Clms Page number 6>
Les billes sont, quant à elles, par exemple en corindon ou en acier inoxydable ou en un matériau fusible.
La présente invention a également pour objet un dispositif d'alignement passif d'au moins un premier support et d'au moins un deuxième support, ce dispositif étant caractérisé en ce que le premier support comprend au moins trois premiers trous formés à partir d'une première face de ce premier support et le deuxième support comprend au moins trois deuxièmes trous formés à partir d'une première face de ce deuxième support, ces deuxièmes trous étant aptes à se trouver en regard des premiers trous lorsque les premières faces des premier et deuxième supports sont placées en regard l'une de l'autre, les premiers trous étant destinés à recevoir des billes permettant l'assemblage des premier et deuxième supports en plaçant les deuxièmes trous sur les billes qui se trouvent sur les premiers trous correspondant respectivement à ces deuxième trous, la taille de chaque bille étant supérieure à la taille du premier trou correspondant à cette bille et à la taille du deuxième trou correspondant à ce premier trou, et les tailles des premiers et deuxièmes trous et/ou les tailles des billes étant choisies pour obtenir un angle prédéfini, positif ou nul, entre les premières faces des premier et deuxième supports assemblés.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, le premier support comporte au moins un premier composant optique et le deuxième support comporte au moins un deuxième
<Desc/Clms Page number 7>
composant optique apte à se trouver en regard du premier composant optique lorsque les deuxièmes trous se trouvent en regard des premiers trous, le dispositif permettant ainsi l'alignement passif du premier composant optique et du deuxième composant optique.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : 'la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, 'la figure 2 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, 'la figure 3 est une vue schématique d'une bille que l'on place dans un trou formé dans un support pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention, 'la figure 4 est une vue de dessus schématique d'un support pourvu de trois trous, pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention, 'la figure 5 est une vue de dessus schématique d'un autre support pourvu de plus de trois trous, pour la mise en oeuvre d'un autre procédé conforme à l'invention, et 'la figure 6 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation particulier du dispositif
<Desc/Clms Page number 8>
objet de l'invention, permettant l'alignement d'une ou d'une pluralité de fibres optiques et d'un ou d'une pluralité d'émetteurs ou de détecteurs de lumière.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L'exemple du dispositif objet de l'invention, qui est schématiquement représenté en coupe sur la figure 1, comprend un premier support 2, en forme de plaque, comportant trois trous borgnes non alignés, formés à partir d'une face 4 de cette plaque.
Sur la figure 1, on ne voit que deux de ces trous ; ils ont les références 6 et 7. Le troisième d'entre eux se trouve derrière le trou 6, dans la partie gauche de la figure 1.
Le dispositif de la figure 1 comprend aussi un deuxième support 8, en forme de plaque, qui est également pourvu de trois trous borgnes non alignés, formés à partir d'une face 10 de ce deuxième support.
Seuls deux de ces trous, ayant pour références 11 et 12, sont visibles. Le troisième d'entre eux se trouve derrière le trou 11, dans la partie gauche de la figure 1.
Une plaque du genre des plaques 2 et 8 est représentée en vue de dessus sur la figure 4 qui sera décrite ultérieurement.
Les trous des deux supports sont formés de façon que ceux du support 8 se trouvent respectivement en correspondance avec ceux du support 2 lorsque les faces 4 et 10 des supports sont en regard l'une de l'autre.
<Desc/Clms Page number 9>
Le dispositif de la figure 1 comprend aussi trois billes d'alignement, plus simplement appelées billes dans la suite. Elles sont respectivement associées aux trous dont sont pourvus les supports. On voit seulement deux de ces billes 14 et 16 sur la figure 1, la bille 14 étant associée aux trous 6 et 11 tandis que la bille 16 est associée aux trous 7 et 12.
Chaque bille est placée sur le trou de la plaque 2 qui lui correspond et la plaque 8 est placée au-dessus de la plaque 2 de façon que chaque trou de cette plaque 8 se trouve sur la bille correspondant à ce trou.
Le diamètre de chaque bille est supérieur aux diamètres des deux trous des plaques 2 et 8 correspondant à cette bille, les diamètres de ces trous étant égaux dans l'exemple de la figure 1.
On voit aussi sur la figure 1 un composant optique 18 qui est formé sur la plaque 2 et un autre composant optique 20 qui est formé sur la plaque 8 et sensiblement aligné avec le composant 18, les trous et les billes coopérant pour que l'on obtienne cet alignement lors de l'assemblage des plaques.
Dans l'exemple de la figure 1, le composant 18 est un émetteur de lumière et le composant 20 est un détecteur de lumière ; le composant 18 est formé au niveau de la face 4 de la plaque 2 tandis que le composant 20 est formé au niveau de la face supérieure 22 de la plaque 8, face qui est opposée à la face 10 de cette plaque 8 ; cette dernière est faite d'un matériau transparent à la lumière émise par le composant 18 pour que cette lumière puisse atteindre le détecteur 20.
<Desc/Clms Page number 10>
La plaque 2 est rendue solidaire de la plaque 8 grâce à une couche de colle 23.
Dans l'exemple de la figure 1, on utilise une colle transparente à la lumière émise par le composant 18 de façon que cette lumière puisse traverser la partie de la colle comprise entre les deux plaques.
On précise que le diamètre de la bille 16 est supérieur aux diamètres des deux autres billes, qui sont identiques dans l'exemple de la figure 1. On obtient ainsi un angle a non nul entre les plaques 2 et 8.
Plus généralement, il est possible d'obtenir un angle de valeur prédéfinie, non nulle, entre les plaques 2 et 8, en choisissant des valeurs appropriées pour les diamètres des billes ou les diamètres des trous ou à la fois les diamètres des billes et des trous.
Il convient de noter que l'on obtient un angle nul entre les plaques en utilisant des trous identiques et des billes identiques (de diamètre supérieur à celui des trous).
On explique maintenant l'alignement passif des plaques 2 et 8.
On commence par déposer les billes sur les trous correspondants de la plaque 2. Chaque bille se cale par gravité dans le trou qui lui correspond. On aligne ensuite grossièrement la plaque 8 sur la plaque 2 et l'on dépose cette plaque 8 sur la plaque 2 de manière qu'au moins le sommet de chaque bille soit en face du trou correspondant de la plaque 8. On obtient
<Desc/Clms Page number 11>
alors un auto-alignement des plaques 2 et 8 par gravité.
Il est possible de favoriser cet autoalignement par vibration. On limite ainsi les imprécisions de positionnement dues aux frottements.
Pour obtenir ces vibrations on utilise par exemple des ultrasons ou des plateaux vibreurs.
On colle ensuite la plaque 8 à la plaque 2.
Pour ce faire, on utilise une technique d'enrobage de colle, par exemple la technique décrite dans le document suivant :
Figure img00110001

[4] Process for coating electronic components hybridized by bumps on a substrate, US 5 496 769,
F. Marion et M. Boitel, voir aussi FR 2 704 691.
Au lieu de coller les plaques par enrobage de colle, on peut faire un pré-dépôt de la colle sur la plaque 2 avant de placer la plaque 8 sur cette plaque 2. En variante, on peut faire un collage localisé par encollage des billes avant de placer la plaque 8 sur la plaque 2. Au lieu de cela, on peut utiliser un moyen mécanique de fixation, par exemple des vis ou des ressorts aptes à fixer la plaque 8 à la plaque 2.
On donne maintenant des avantages de l'invention :
Elle permet de rapporter deux pièces l'une sur l'autre avec un pré-alignement sommaire, d'une précision meilleure que la demi-taille des trous formés ; et l'alignement final, après auto-alignement, peut être extrêmement précis (environ 1 um suivant la précision des trous).
<Desc/Clms Page number 12>
De plus, elle permet d'obtenir un angle a très précis entre les pièces.
En outre, pour former un dispositif conforme à l'invention, il n'est pas nécessaire d'utiliser une machine de positionnement complexe et coûteuse.
La figure 2 illustre schématiquement un exemple de procédé conforme à l'invention, permettant la fabrication collective de plusieurs dispositifs du genre du dispositif de la figure 1.
On utilise pour ce faire N plaques 241, 242 ... 24N que l'on place sur une surface appropriée 26, N étant un nombre entier supérieur à 1. On associe respectivement N autres plaques 281, 282... 28N à ces plaques 241, 242... 24N.
Toutes ces plaques sont encore pourvues de trous et assemblées les unes aux autres par l'intermédiaire de billes pour obtenir N assemblages du genre de celui de la figure 1.
On enrobe ensuite chacun des N assemblages au moyen d'une colle 30 polymérisable par un rayonnement ultraviolet puis on réticule simultanément la colle des N assemblages par l'intermédiaire d'un tel rayonnement ultraviolet 32.
Le caractère collectif de l'assemblage des plaques ainsi formé est important car l'alignement et le collage usuellement pratiqués nécessitent de tenir une paire de pièces que l'on veut fixer l'une à l'autre, pendant toute l'opération de durcissement de la colle. Il en résulte que l'on doit assembler de telles paires de pièces les unes après les autres. Le
<Desc/Clms Page number 13>
temps total de réticulation est alors égal à N fois le temps de réticulation unitaire. Pendant tout ce temps, la machine d'alignement et de collage est utilisée et sa capacité, exprimée en pièces par heure , est très faible.
Au contraire, l'auto-alignement mis en oeuvre dans l'exemple de la présente invention, illustré par la figure 4, n'oblige pas à tenir les paires de plaques pendant la réticulation. Le temps total de réticulation est égal au temps de réticulation de la colle d'une seule paire de plaques. Cette opération peut s'effectuer avec une autre machine que la machine d'alignement. On utilise par exemple une simple étuve pour une colle à réticulation thermique et un flux de rayonnement ultraviolet pour une colle réticulable par un tel rayonnement.
On donne maintenant, à titre purement indicatif et nullement limitatif, un exemple numérique de mise en oeuvre de la présente invention en se réfèrant aux figures 3 et 4.
On désire aligner deux composants optiques face à face avec une précision meilleure que 2 pm. Pour ce faire, on forme deux plaques 34 et 36 respectivement pourvues de ces deux composants optiques et comportant chacune deux trous 38 et 40 de profondeur égale à 200 um et de diamètre égal à 200 um +/-2 um, ces deux trous étant distants de 800 pm.
On voit sur la figure 4 la face 42 de la plaque 34 ou 36 à partir de laquelle sont formés ces deux trous 38 et 40.
<Desc/Clms Page number 14>
On forme un troisième trou 44 à partir de cette face 42. Le centre de ce troisième trou se trouve sur la médiatrice du segment joignant les centres des deux trous et à une distance D de ce segment égale à 5 mm.
On dépose sur les trous 38 et 40 des billes 46 et 48 de 240 um +/-2 um de diamètre et l'on dépose une bille 50 de 120 um de diamètre sur le trou 44 dont le diamètre vaut 100um.
La figure 3 montre une bille 46 ou 48 ou 50 placée sur un trou 38 ou 40 ou 44 formé dans la plaque 34 ou 36. On note R le rayon de la bille et Rt le rayon du trou. On note H la distance entre le centre de la bille et le plan de la face supérieure de la plaque.
Pour les deux billes 46 et 48, H prend une valeur Hl. Pour la troisième bille 50, H prend une valeur H2. Or H
Figure img00140001

est égal à la racine carrée de (R-R2t). Hl est donc égal à 66 um et Hl à 33 um.
Donc les plaques 34 et 36 sont espacées de 132 um au niveau des deux billes 46 et 48 et finalement positionnées à mieux que 2 um si les trous et les billes sont formés avec une précision meilleure que 2 um. La tolérance de pré-positionnement initial est de +/-100 um (demi-diamètre des trous).
L'angle entre les deux plaques 34 et 36 est peu différent de (H2-Hi)/D c'est-à-dire 0, 380.
La figure 5 est une vue de dessus schématique et partielle d'une plaque 52 utilisable (en deux exemplaires) dans l'invention. Cette plaque comprend plus de trois trous, par exemple deux ensembles de trois trous 54-56-58 et 60-62-64
<Desc/Clms Page number 15>
respectivement formés le long de deux lignes 66 et 68 qui ne sont pas parallèles. Les trois trous alignés 54, 56 et 58 ont des diamètres décroissants et les trois autres trous 60,62 et 64 sont respectivement identiques aux trois trous 54,56 et 58 et espacés comme ces derniers.
On place dans les trous 54,56 et 58 des billes 70,72 et 74 de diamètres décroissants, supérieurs aux diamètres des trous correspondants, et dans les trous 76,78 et 80, des billes 76,78 et 80 identiques aux billes 70,72 et 74.
On peut ainsi assembler la plaque 52, munie des billes, à une plaque identique puis coller les plaques l'une à l'autre par enrobage de colle.
Comme on l'a vu plus haut, l'invention permet de coupler deux composants optiques respectivement formés sur deux plaques par exemple faites en silicium. On peut par exemple coupler ainsi un premier laser de pompage du genre VCSEL ou laser à émission par la surface à cavité verticale ( vertical cavity surface emitting laser ) et un deuxième laser VCSEL faisant face au premier VCSEL et pompé par celuici.
Les plaques comportant des trous sont de préférence faites en silicium, matériau dans lequel la formation de trous est d'usage courant. De plus le silicium est un support connu des systèmes MEMS.
On peut également réaliser les trous dans des matériaux optiques ou fluidiques utilisés dans l'application considérée, par exemple des verres ou des métaux.
<Desc/Clms Page number 16>
Les billes d'alignement peuvent être formées dans tous les matériaux souhaitables, allant du corindon, matériau dur, disponible sous la forme de billes, à l'acier inoxydable, matériau disponible sous la forme de billes calibrées peu coûteuses.
Les billes peuvent même être faites en un matériau fusible comme par exemple une brasure ( solder ) telle que SnPb ou In, matériaux qui sont disponibles sous forme de billes calibrées.
Les brasures d'indium sont susceptibles de garantir une déformation et même une pré-adhérence avant collage si elles sont mises en pression, du fait des propriétés d'adhérence de l'indium sur tous les matériaux.
La présente invention a de nombreuses applications.
Elle s'applique par exemple au couplage d'une fibre optique, insérée dans une cavité formée dans l'un des deux supports que l'on utilise, et d'un VCSEL formé dans l'autre support.
Le couplage de la fibre et du VCSEL avec un angle (tel que l'angle a de la figure 1) permet d'éviter les réflexions directes de lumière dans le VCSEL. De plus, un tel angle est nécessaire pour coupler des fibres optiques ou, plus généralement, des composants optiques, sans retour direct de lumière.
L'invention permet aussi le couplage d'une fibre optique et d'un laser de façon démontable. Ceci est schématiquement illustré par la figure 6 sur laquelle on voit une plaque inférieure 82 comportant trois trous borgnes, tels que les trous 84 et 86,
<Desc/Clms Page number 17>
formés à partir de la face supérieure de cette plaque (le troisième trou n'est pas visible sur la figure 6), et un VCSEL 88 qui peut être émetteur ou détecteur de lumière et qui est formé à partir de cette face supérieure.
On utilise aussi une plaque supérieure 90 qui est identique à la plaque 82 à ceci près que ses trois trous, tels que les trous 92 et 94, ne sont pas des trous borgnes : ils traversent cette plaque supérieure 90 (mais pourraient être borgnes dans un autre exemple).
Dans l'exemple de la figure 6, tous les trous ont le même diamètre et l'on utilise des billes telles que les billes 96 et 98, ayant le même diamètre (supérieur au diamètre des trous) de sorte que l'angle formé par les faces des plaques 82 et 90, qui sont en regard l'une de l'autre, est nul.
La plaque supérieure 90 comporte également un trou borgne dans lequel on a inséré l'extrémité d'une fibre optique 100. Les trous que comporte l'assemblage de la figure 6 sont prévus pour que, lorsque cet assemblage est formé, l'axe du coeur ( core ) 104 de la fibre optique 100 rencontre le VCSEL 88.
On choisit une plaque 90 en un matériau transparent à la lumière qui est destinée à passer de la fibre au VCSEL ou réciproquement.
Dans un exemple non représenté, on utilise un assemblage du genre de celui de la figure 6 pour aligner un réseau ( array ) de fibres optiques avec un réseau d'émetteurs ou de détecteurs de lumière.
<Desc/Clms Page number 18>
Figure img00180001
On voit en outre sur la figure 6 des ressorts de fixation ( clamping springs ) 106 permettant de fixer mécaniquement les plaques 82 et 90 l'une à l'autre.
L'invention a également de nombreuses applications dans le domaine des MEMS : elle est par exemple utilisable pour le recouvrement d'un écran d'affichage à cristaux liquides.

Claims (11)

  1. 40,44) dans le premier support à partir d'une première face de ce premier support, - on forme au moins trois deuxièmes trous (11,12) dans le deuxième support à partir d'une première face de ce deuxième support, ces deuxièmes trous étant aptes à se trouver en regard des premiers trous lorsque les premières faces des premier et deuxième supports sont placées en regard l'une de l'autre, on place des billes (14,16 ; 46, 48,50) respectivement sur les premiers trous, la taille de chaque bille étant supérieure à la taille du premier trou correspondant à cette bille et à la taille du deuxième trou correspondant à ce premier trou, et - on assemble les premier et deuxième supports en plaçant les deuxièmes trous sur les billes qui se trouvent sur les premiers trous correspondant respectivement à ces deuxième trous, et en ce que l'on choisit les tailles des premiers et deuxièmes trous et/ou les tailles des billes pour obtenir un angle a prédéfini, positif ou nul, entre les premières faces des premier et deuxième supports assemblés.
    - on forme au moins trois premiers trous (6, 7 ; 38,
    Figure img00190001
    REVENDICATIONS 1. Procédé d'alignement passif d'au moins un premier support (2 ; 241, 242... 24N) et d'au moins un deuxième support (8 ; 261, 262... 26N), ce procédé étant caractérisé en ce que :
    <Desc/Clms Page number 20>
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fixe en outre le premier support au deuxième support.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le premier support est fixé au deuxième support par une technique choisie parmi le collage par enrobage, le pré-dépôt d'une colle sur le premier support avant l'assemblage des premier et deuxième supports, le collage localisé, par encollage des billes avant cet assemblage, et la fixation par un moyen mécanique de fixation (106).
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel on fait vibrer l'assemblage des premier et deuxième supports avant de fixer ceux-ci l'un à l'autre.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les premiers et deuxièmes trous n'ont pas tous la même taille.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les trois premiers trous (38,40, 44) sont sensiblement placés aux sommets d'un triangle isocèle, deux de ces trois premiers trous ayant sensiblement la même taille et délimitant la base de ce triangle isocèle tandis que le troisième trou a une taille inférieure.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on utilise N premiers
    Figure img00200001
    supports (241, 242... 24N) et N deuxièmes supports (261, 262... 26N) respectivement associés aux N premiers supports, N étant un nombre entier supérieur à 1, on enrobe d'une colle (30) polymérisable chacun des N
    <Desc/Clms Page number 21>
    assemblages de premier et deuxième supports associés et l'on réticule simultanément la colle des N assemblages.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les premier et deuxième supports sont faits de matériaux choisis parmi le silicium, le quartz, le verre et les métaux.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les billes sont faites d'un matériau choisi parmi le corindon, l'acier inoxydable et les matériaux fusibles.
    Figure img00210001
  10. 10. Dispositif d'alignement passif d'au moins un premier support (2 ; 241, 242... 24N) et d'au moins un deuxième support (8 ; 261, 262... 26N), ce dispositif étant caractérisé en ce que le premier support comprend au moins trois premiers trous (6,7 ; 38,40, 44) formés à partir d'une première face de ce premier support et le deuxième support comprend au moins trois deuxièmes trous (11,12) formés à partir d'une première face de ce deuxième support, ces deuxièmes trous étant aptes à se trouver en regard des premiers trous lorsque les premières faces des premier et deuxième supports sont placées en regard l'une de l'autre, les premiers trous étant destinés à recevoir des billes permettant l'assemblage des premier et deuxième supports en plaçant les deuxièmes trous sur les billes qui se trouvent sur les premiers trous correspondant respectivement à ces deuxième trous, la taille de chaque bille étant supérieure à la taille du premier trou correspondant à cette bille et à la taille du deuxième trou correspondant à ce premier trou, et les tailles des premiers et deuxièmes trous et/ou les
    <Desc/Clms Page number 22>
    tailles des billes étant choisies pour obtenir un angle (a) prédéfini, positif ou nul, entre les premières faces des premier et deuxième supports assemblés.
  11. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le premier support comporte au moins un premier composant optique (18,88) et le deuxième support comporte au moins un deuxième composant optique (20,100) apte à se trouver en regard du premier composant optique lorsque les deuxièmes trous se trouvent en regard des premiers trous, le dispositif permettant ainsi l'alignement passif du premier composant optique et du deuxième composant optique.
FR0013680A 2000-10-25 2000-10-25 Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques Expired - Fee Related FR2815677B1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0013680A FR2815677B1 (fr) 2000-10-25 2000-10-25 Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques
JP2002538089A JP2004512563A (ja) 2000-10-25 2001-10-24 特に光学部品を備えるプレートなどの支持部材のパッシブアライメント法および装置
US10/168,997 US20030077050A1 (en) 2000-10-25 2001-10-24 Method for passive alignment of supports, particularly plates bearing optical components
PCT/FR2001/003301 WO2002035138A1 (fr) 2000-10-25 2001-10-24 Procede et dispositif d"alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques
EP01982540A EP1242766A1 (fr) 2000-10-25 2001-10-24 Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques
US11/133,884 US20050213896A1 (en) 2000-10-25 2005-05-19 Process and device for the passive alignment of supports, particularly plates comprising optical components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0013680A FR2815677B1 (fr) 2000-10-25 2000-10-25 Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2815677A1 true FR2815677A1 (fr) 2002-04-26
FR2815677B1 FR2815677B1 (fr) 2003-07-25

Family

ID=8855722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0013680A Expired - Fee Related FR2815677B1 (fr) 2000-10-25 2000-10-25 Procede et dispositif d'alignement passif de supports, en particulier de plaques portant des composants optiques

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20030077050A1 (fr)
EP (1) EP1242766A1 (fr)
JP (1) JP2004512563A (fr)
FR (1) FR2815677B1 (fr)
WO (1) WO2002035138A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008039788B3 (de) * 2008-08-26 2010-04-01 Carl Zeiss Ag Spannungsarme Optikfassung
DE102012025495A1 (de) * 2012-12-21 2014-07-10 Jenoptik Laser Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls und Diodenlasermodul

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2398391A (en) * 2003-02-15 2004-08-18 Agilent Technologies Inc Connecting optic fibre to active component using two plates
WO2016180434A1 (fr) * 2015-05-08 2016-11-17 Agile Power Switch 3D - Integration Apsi3D Dispositif de puissance à semi-conducteur et un procédé d'assemblage d'un dispositif de puissance à semi-conducteur
JP6956823B2 (ja) * 2015-05-08 2021-11-02 アジャイル・パワー・スイッチ・３・ディー−インテグレイション・エイ・ピー・エス・アイ・３・ディー 半導体パワーデバイスの組立て方法
US10156688B1 (en) * 2017-08-17 2018-12-18 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Passive alignment system and an optical communications module that incorporates the passive alignment system
DE102018112745A1 (de) * 2018-05-28 2019-11-28 Huber+Suhner Cube Optics Ag Verfahren zum ausgerichteten Verbinden zweier Bauteile sowie Anordnung mit zwei entsprechend ausgerichteten Bauteilen
CN115118336A (zh) * 2021-03-18 2022-09-27 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 无接触式连接器及其组件

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079404A (en) 1976-12-30 1978-03-14 International Business Machines Corporation Self-aligning support structure for optical components
US4565314A (en) * 1983-09-09 1986-01-21 At&T Bell Laboratories Registration and assembly of integrated circuit packages
US5496769A (en) * 1993-04-30 1996-03-05 Commissariat A L'energie Atomique Process for coating electronic components hybridized by bumps on a substrate
DE19512256A1 (de) * 1995-03-31 1997-02-20 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung zum Aneinanderkoppeln eines photonischen Bausteins und optischer Fasern und nach diesem Verfahren hergestellte Koppelanordnung
US5818994A (en) * 1993-06-18 1998-10-06 Alcatel N.V. Device for the unadjusted coupling of a number of optical waveguides to a laser array
WO1999044088A1 (fr) 1998-02-27 1999-09-02 The Whitaker Corporation Element d'alignement passif pour dispositifs emetteurs/detecteurs a surface verticale
JP2000206376A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 受発光素子モジュ―ルおよびその作製方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200794A (en) * 1978-11-08 1980-04-29 Control Data Corporation Micro lens array and micro deflector assembly for fly's eye electron beam tubes using silicon components and techniques of fabrication and assembly
US4701666A (en) * 1985-01-22 1987-10-20 Zenith Electronics Corporation Groove and ball registration system for a CRT flat panel
FR2704961A1 (fr) * 1993-05-04 1994-11-10 Schlumberger Ind Sa Procédé de fabrication de cartes à mémoire.
JP3658110B2 (ja) * 1995-11-27 2005-06-08 キヤノン株式会社 画像表示装置のための製造方法及び製造装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079404A (en) 1976-12-30 1978-03-14 International Business Machines Corporation Self-aligning support structure for optical components
US4565314A (en) * 1983-09-09 1986-01-21 At&T Bell Laboratories Registration and assembly of integrated circuit packages
US5496769A (en) * 1993-04-30 1996-03-05 Commissariat A L'energie Atomique Process for coating electronic components hybridized by bumps on a substrate
US5818994A (en) * 1993-06-18 1998-10-06 Alcatel N.V. Device for the unadjusted coupling of a number of optical waveguides to a laser array
DE19512256A1 (de) * 1995-03-31 1997-02-20 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung zum Aneinanderkoppeln eines photonischen Bausteins und optischer Fasern und nach diesem Verfahren hergestellte Koppelanordnung
WO1999044088A1 (fr) 1998-02-27 1999-09-02 The Whitaker Corporation Element d'alignement passif pour dispositifs emetteurs/detecteurs a surface verticale
US6085007A (en) * 1998-02-27 2000-07-04 Jiang; Ching-Long Passive alignment member for vertical surface emitting/detecting device
JP2000206376A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 受発光素子モジュ―ルおよびその作製方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 10 17 November 2000 (2000-11-17) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008039788B3 (de) * 2008-08-26 2010-04-01 Carl Zeiss Ag Spannungsarme Optikfassung
DE102012025495A1 (de) * 2012-12-21 2014-07-10 Jenoptik Laser Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls und Diodenlasermodul
DE102012025495B4 (de) 2012-12-21 2018-05-09 Jenoptik Laser Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls

Also Published As

Publication number Publication date
US20050213896A1 (en) 2005-09-29
WO2002035138A1 (fr) 2002-05-02
EP1242766A1 (fr) 2002-09-25
FR2815677B1 (fr) 2003-07-25
US20030077050A1 (en) 2003-04-24
JP2004512563A (ja) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2279524B1 (fr) Procede de realisation d&#39;un dispositif optique a composants optoelectroniques integres
US20050213896A1 (en) Process and device for the passive alignment of supports, particularly plates comprising optical components
FR2779536A1 (fr) Assemblage permettant la connexion de fibres optiques avec des composants optiques ou optoelectroniques et procede de fabrication de cet assemblage
FR2547661A1 (fr) Procede et dispositif de raccordement d&#39;une fibre optique avec un detecteur photosensible et le procede de mise en oeuvre
EP3785064B1 (fr) Cavite multi passage d&#39;un dispositif optique de manipulation spatiale d&#39;un rayonnement lumineux
FR2757276A1 (fr) Assemblage de composants optiques alignes optiquement et procede de fabrication de cet assemblage
EP3715925A1 (fr) Puce de circuit intégré photonique
FR2962231A1 (fr) Procede d&#39;alignement et de fixation d&#39;une fibre optique couplee a un composant optoelectronique
US8790483B2 (en) Method of weldbonding and a device comprising weldbonded components
EP0121460B1 (fr) Pièce de réception à fibre optique pour dispositif de couplage et procédé de réalisation d&#39;un tel dispositif
EP1621516A1 (fr) Dispositif microtechnologique comportant des structures assemblées magnétiquement et procédé d&#39;assemblage
US20020159707A1 (en) Floating optical carrier
EP3571721A1 (fr) Procede de realisation collective de circuits electroniques courbes
FR2780167A1 (fr) Dispositif pour produire des faisceaux de rayons paralleles collimates a partir de diodes laser a couplage de fibres et procede de fabrication de ce dispositif
FR2809826A1 (fr) Procede d&#39;alignement d&#39;un composant optique a guide incline monte sur une embase et dispositif optique associe
EP1675168A2 (fr) Procédé et dispositif de positionnement de billes de connexion pour circuits intégrés
EP3937215B1 (fr) Masque de positionnement, système et procédé pour la fabrication d&#39;un dispositif optoélectronique
WO1997005513A1 (fr) Procede et dispositif de couplage entre une fibre optique et un laser ou un photodetecteur
FR2766280A1 (fr) Disposition de fixation destinee a fixer un miroir a un support a l&#39;aide d&#39;un adhesif
EP2278370A1 (fr) Dispositif de couplage pour fibres optiques
FR2876191A1 (fr) Procede et dispositif de couplage de composants optiques
FR3137976A1 (fr) Assemblage par collage d&#39;un imageur térahertz sur une lentille assurant une interface optimale
WO2013038344A1 (fr) Procédé et dispositif optoélectronique assurant la connexion électrique et optique d&#39;un module optique
FR2830628A1 (fr) Support de positionnement et de maintien de fibres optiques et procede de realisation d&#39;un tel support
FR2661514A1 (fr) Dispositif d&#39;aboutage de fibres optiques sur un substrat d&#39;optique integree.

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20070629