FR2919757A1 - Technique d'assemblage de sous-ensemble optoelectronique - Google Patents

Abstract

Le sous-ensemble optoélectronique comporte :- un boîtier (105),- un capot (110) transparent en au moins une zone et pour au moins une longueur d'onde lumineuse, ledit capot étant assemblé au boîtier par un joint (150, 155, 160, 165) et supportant des pistes conductrices (109) affleurantes sur la face du capot tournée vers le boîtier, dite face « interne » et- au moins un composant optoélectronique (115) assemblé à la face interne du capot, par des microbilles de métal (106) reliées à des pistes conductrices portées par le capot, chaque dit composant optoélectronique mettant en oeuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente.

Description

SOUS-ENSEMBLE OPTOELECTRONIQUE ET PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE CE SOUS-ENSEMBLE

10 La présente invention concerne un sous-ensemble optoélectronique et un procédé d'assemblage de ce sous-ensemble. Elle s'applique, en particulier à l'assemblage de boîtiers comportant au moins un composant optoélectronique, par exemple, un laser ou une photodiode sur une pièce mécanique ou un circuit imprimé. La technique d'assemblage conventionnelle de composants optoélectroniques en 15 boîtier consiste à reporter les composants en fond de boîtier et à câbler par fils les composants entre eux. Ensuite, on referme le boîtier à l'aide d'un couvercle intégrant une fenêtre transparente. Cette technique présente de nombreux inconvénients. D'une part, l'épaisseur de l'ensemble ainsi réalisé est importante et crée des contrainte sur l'ensemble du système 20 destiné à la comporter. D'autre part, le nombre de pièces à assembler est important. Enfin, ces ensembles imposent, notamment dans le cas de composants optoélectroniques montés par la technique connue sous le nom de flip-chip , une interface optique, par exemple avec un guide d'onde. en face arrière du sous-ensemble, c'est-à-dire du côté de la céramique. 25 La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un boîtier, - un capot transparent en au moins une zone et pour au moins une longueur 30 d'onde lumineuse, ledit capot étant assemblé au boîtier par un joint et supportant des pistes conductrices affleurantes sur la face du capot tournée vers le boîtier, dite face interne et - au moins un composant optoélectronique assemblé à la face interne du capot, par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot, 35 chaque dit composant optoélectronique mettant en oeuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente.

L'utilisation du capot transparent pour l'interconnexion et le report d'un composant optoélectronique permet une réduction de la taille, notamment la hauteur/l'épaisseur du sous-ensemble optoélectronique en même temps qu'une réduction du nombre de pièces de l'assemblage. On note que le composant optoélectronique peut être une photodiode, un phototransistor ou un laser, par exemple de type VCSEL (acronyme de Vertical Cavity Surface Emitting Lasers pour lasers à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface). De plus, la mise en oeuvre de la présente invention élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire du côté du support. Grâce à la présente invention, l'utilisation du capot transparent formant fenêtre comme élément de support du composant optoélectronique et des pistes conductrices permet de réduire l'encombrement de la connectique et de réduire l'épaisseur du sous-ensemble optoélectronique. Enfin, le sous-ensemble objet de la présente invention fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre.

Selon des caractéristiques particulières, le capot est assemblé au boîtier par des billes de métal. Selon des caractéristiques particulières, au moins une piste conductrice portée par le capot et reliée à une bille de métal supportant un dit composant optoélectronique est adaptée à véhiculer un signal numérique à haute fréquence.

Selon des caractéristiques particulières, le capot comporte du verre, du pyrex (marque déposée), du quartz et/ou du saphir. Selon des caractéristiques particulières, le capot est formé de plusieurs couches. Selon des caractéristiques particulières, le capot est formé d'une couche de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et d'une couche de silicium, d'autre part.

Selon des caractéristiques particulières, l'épaisseur de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir est entre 30 et 100 pm et l'épaisseur de silicium est entre 300 et 700 pm. Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant optoélectronique est un laser VCSEL et un composant de pilotage de chaque laser est assemblé à la face interne du capot par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot.

Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant optoélectronique est une photodiode et un composant TIA (acronyme de transimpedance amplifier pour amplificateur trans-impédance) de chaque photodiode est assemblé à la face interne du capot par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot. Selon des caractéristiques particulières, le capot présente, en regard du composant optoélectronique, une forme conique en creux adaptée à auto-aligner un guide d'onde lumineuse.

Selon des caractéristiques particulières, au moins un composant supporté par le capot est thermiquement reliés par un dissipateur thermique à la face du boîtier orientée vers le capot se trouvant en face dudit composant optoélectronique. Cette configuration avantageuse permet une dissipation thermique en face arrière. Le dissipateur thermique peut être en pâte ou colle thermique ou en nitrure d'aluminium AIN et peut comporter des vias , ou drains , remplis de métal. Selon des caractéristiques particulières, le joint reliant le boîtier au capot comporte un stud (que l'on peut traduire par les termes de picot ou clou ). Un stud est un fil métallique qui a été soudé et sur le lequel on a tiré, pendant la soudure, très rapidement et fortement ce qui donne une allure de clou ou de plot avec une partie pointue. On vient alors appliquer une colle et la pièce qui vient dessus avec une certaine pression créant la connexion entre les deux parties. Pour renforcer et diminuer la pression à appliquer, on applique de la colle qui va protéger, durcir et se rétracter avec la température renforçant la connexion. Cet effet de rétreint avec la colle du stud bump applique une pression supplémentaire sur un joint d'herméticité additionnel. Selon des caractéristiques particulières, le joint reliant le boîtier au capot comporte un joint hermétique formé d'une ligne de métal ou d'alliage de métal thermocompressée. Ainsi, pour l'assemblage, on met en oeuvre un effet de rétreint en chauffant les pièces et en réalisant le contact.

Selon des caractéristiques particulières, le joint reliant le boîtier au capot comporte une brasure hermétique d'au moins un élément métallique. Par exemple, la brasure entre le capot et le boîtier est un alliage Au/Sn, un alliage d'indium ou un autre alliage fusible. On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant. Selon des caractéristiques particulières, le joint comporte au moins un contact électrique entre une piste conductrice portée par le capot et un élément conducteur du boîtier.

Selon des caractéristiques particulières ledit contact électrique est formé dans un stud. Ainsi, on fait passer le signal haut-débit dans le stud du joint jusqu'au capot formant support du composant optoélectronique. Selon des caractéristiques particulières, la face externe du capot présente au moins un élément en relief formant butée mécanique pour au moins un composant optique, en regard du composant optoélectronique. Ces butées mécaniques sont utilisables pour le positionnement de lentilles, fibres optiques ou réceptacles. Par exemple, des techniques dites de hot embossing ou de lithographie de matériau tels que le SU-8 (décrit ci-dessous) sont mises en oeuvre pour la réalisation de chaque butée mécanique. Le SU-8 est un matériau photorésistant de type époxy, négatif basé sur le résine époxy EPON SU-8 (de Shell Chemical, marque déposée) qui a été initialement développé et breveté par IBM (marque déposée). Ce matériau photorésistant peut avoir une épaisseur de 1 m à 2 mm, du fait de sa faible absorption des rayons ultraviolets auquel il est sensible. Selon des caractéristiques particulières, le capot porte en face externe, en regard d'au moins un composant optoélectronique, un guidage de guide optique formant biseau, ledit guidage étant formé par empilement de couches de Silicium.

Par exemple, le guide optique est composé d'au moins une fibre optique dont la forme en biseau est réalisé par clivage sous torsion pour former un angle supérieur à l'angle limite de réflexion interne totale et/ou est métallisé pour réfléchir les rayons lumineux. Ainsi, les rayons lumineux dirigés vers le composant optoélectronique ou émis par ce composant se reflètent sur la surface biseautée, généralement plane et inclinée à 45 par rapport à la face externe du capot et la fibre optique se trouve parallèle au capot et au circuit imprimé portant le boîtier. De plus, on obtient ainsi un auto-alignement par référence mécanique. La présente invention vise aussi une matrice de sous-ensembles tels que succinctement exposés ci-dessus. Selon un deuxièrne aspect, la présente invention vise un procédé de fabrication d'au moins un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape d'assemblage d'au moins un composant optoélectronique à une face interne d'un capot, par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par ie capot, ledit composant optoélectronique mettant en oeuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente. - une étape d'assemblage du capot à un boîtier par un joint de telle manière que chaque dit composant optoélectronique se trouve à l'intérieur de l'ensemble formé par le boîtier et le capot. Selon des caractéristiques particulières, l'étape d'assemblage comporte une étape de fermeture hermétique par un joint fusible et de prise de contact électrique, par au moins un stud, entre une piste conductrice du capot et une piste conductrice du boîtier, par rétreint en température. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, 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 1 représente, schématiquement et en section, un premier mode de réalisation d'un sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention, - les figures 2A et 2B représentent, schématiquement, des éléments de jonction d'un boîtier et d'un capot, respectivement après et avant assemblage, - la figure 3 représente, schématiquement, des éléments de jonction et d'herméticité de jonction entre un boîtier et un capot, - les figures 4A et 4B représentent, schématiquement, des éléments de guidage de guide de lumière sur un capot du sous-ensemble optique objet de la présente invention et - les figures 5A à 5D représentent, schématiquement, des étapes de réalisation d'éléments de guidage de guide de lumière sur un capot du sous-ensemble optique objet de la présente invention, - la figure 6 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention et - les figures 7A à 7C représentent différentes vues d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation illustré en figure 1. On note que les figures ne sont pas à l'échelle mais servent de schémas pour la 20 bonne compréhension de la présente invention. On observe, en figure 1, un boîtier, ou embase, en céramique 105 et un capot en verre, en pyrex, en quartz et/ou en saphir 110 portant au moins un composant optoélectronique 115 et au moins un composant électronique 120 associé à chaque composant optoélectronique. Dans des modes de réalisation, au moins un composant 25 optoélectronique 115 est une photodiode, le composant électronique associé 120 étant un amplificateur trans-impédance, ou TIA . Dans des modes de réalisation, au moins un composant optoélectronique 115 est une source laser de type VCSEL, le composant électronique associé 120 étant un pilote (en anglais driver ). Le boîtier 105 est soudable ou pluggable sur un circuit imprimé, sur sa face 30 inférieure. Cependant, dans un but de clarté, les contact électriques, biens connus de l'homme du métier, ne sont pas représentés en figure 1. Au moins un composant électronique 120 et le boîtier 105 sont thermiquement reliés par un dissipateur 125, éventuellement intégré au boîtier 105, ce qui permet une dissipation thermique en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier. Le dissipateur thermique 125 peut être en 35 patte ou colle thermique, ou en nitrure d'aluminium AIN, et comporter des vias remplis de métal. Le boîtier 105 est associé, en face arrière, à un circuit imprimé 130 de manière connue en soi.

Préférentiellement, les composants 115 et 120 sont assemblés au capot 110 par des microbilles, respectivement 106 et 108, selon la technique connue sous le nom de flipchip . Des pistes conductrices 109 affleurante sur la face interne du capot 110, sont préalablement réalisées, notamment au moins un piste conductrice qui véhicule un signal numérique haute fréquence depuis ou vers au moins un composant optoélectronique 115, vers ou depuis, respectivement, le circuit imprimé 130, par l'intermédiaire d'une microbille, de cette piste 109, d'une jonction conductrice (voir figures 2A, 2B et 3) et du boîtier 105. Le boîtier/embase céramique 105 permet de reporter ensuite le sous-ensemble objet de la présente invention sur le circuit imprimé 130 selon les techniques d'assemblage typiquement utilisées sur les composants montables en surface ( CMS ), par exemple soudure ou plug. Ainsi, conformément à la présente invention, on utilise le capot 110 pour réaliser l'interconnexion, la réduction de la taille du sous-ensemble décrit en figure 1, en comparaison avec le montage traditionnel de composants optoélectroniques et de composants associés sur une embase en céramique. De plus, on réalise une réduction du nombre de pièces du sous-ensemble, une réduction de sa hauteur / épaisseur et on élimine le besoin d'émettre en face arrière, c'est-à-dire côté boîtier 105. L'utilisation du capot faisant office de fenêtre, comme élément de support des composants électroniques permet de réduire l'encombrement en éliminant les fils internes et de compacter l'assemblage par élimination d'une couche, se trouvant traditionnellement sur la céramique de l'embase, qui forme une partie des parois verticales du boîtier. Dans des modes de réalisation, le capot 110 porte, sur sa face externe, ou supérieure, au moins une marque d'alignement mécanique (non représentée), qui permet un alignement visuel de tout système de couplage optique rapporté sur ce capot 110. Préférentiellement, les sous-ensembles, tels que celui illustré en figure 1, sont assemblés collectivement (en wafer level ) selon les techniques connues de l'homme du métier, puis découpés à la scie. La séparation des pièces est ensuite réalisée par découpe à la scie conventionnelle. Cet assemblage collectif présente un grand avantage en terme de durée du processus de fabrication ainsi qu'en terme de propreté de l'assemblage dont les dimensions sont mieux contrôlées.

Grâce à l'utilisation de la technique de flip-chip et aux dispositions exposées en regard des figures 4A à 5D, la photonique est auto-alignée sur le substrat. Ainsi, ces sous-ensembles optiques forrnent une matrice, par exemple de 25 pièces, de boîtiers céramiques avec connectique, plots et pattes, assemblés à un capot portant les composants et pistes conductrices puis découpés.

Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, le capot 110 est monté sur le boîtier 105 par l'intermédiaire de microbilles 107. Cependant, dans un mode de réalisation préférentiel, illustré plus en détail en regard des figures 2A, 2B et 3, ce montage est réalisé par la combinaison de stud et d'un joint hermétique. Que l'assemblage comporte des microbilles, comme illustré en figure 1, ou des studs, comme illustré en figures 2A, 2B et 3, ces microbilles ou ces studs servent préférentiellement à véhiculer des signaux entre des pistes conductrices (non représentées) du capot 110 et du boîtier 105, éventuellement en surface ou enterrées dans ces éléments. Ces pistes se terminent par l'un des plots métalliques de contact 152 et 153. On observe, en figure 2B, la jonction une fois effectuée, entre l'embase 105 et le capot 110 et en figure 2A les éléments de la jonction avant assemblage. Dans chacune des figures 2A et 2B, on observe un stud 150 et de la colle 155. La colle 155 peut, en variante, être remplacée par une préforme métallique qui va venir se braser avec le plot métallique de contact 153, éventuellement une goulotte de réception, une thermocompression étant, là encore, utilisée. Un stud est un fil qui a été soudé et sur le lequel on a tiré, pendant la soudure, très rapidement et fortement: ce qui lui donne une allure de clou ou de plot avec une partie pointue. On vient alors appliquer une colle et la pièce qui vient dessus avec une certaine pression créant la connexion entre les deux parties. Pour renforcer et diminuer la pression à appliquer, on applique de la colle qui va protéger, durcir et se rétracter avec la température renforçant la connexion. C'est un procédé relativement connu. Cet effet de rétreint avec la colle du stud bump viendra encore appliquer une pression supplémentaire sur le joint d'herméticité. Pour l'assemblage avec studs, on met en oeuvre un effet de rétreint en chauffant les pièces et en réalisant le contact. Les studs constituent les points de connexion entre le capot 110 et le boîtier 105. Un enrobage est constitué autour de ces studs de manière à avoir un dispositif étanche. Pour garantir l'herméticité, un joint d'herméticité est positionné vers l'extérieur des studs. Les studs, permettant un montage à l'envers, font partie de la technique dite flip-chip . Dans une variante préférentielle illustrée en figure 3, pour améliorer l'herméticité, on prévoit une brasure d'éléments, ou joint, métalliques 160 et 165, en périphérie de l'embase 105 et du capot 110, le contact électrique se faisant au niveau du stud 150. Le joint additionnel est réalisé par brasure entre le substrat/capot et l'embase, par exemple en un alliage Au/Sn, un alliage d'Indium ou un autre alliage fusible. Préférentiellement, on fait passer le signal numérique haute fréquence dans le joint hermétique, préférentiellement par l'intermédiaire de studs, entre le capot 110 et le boîtier 105.

On observe que la combinaison d'un stud et d'une brasure est particulièrement avantageuse car le stud, qui peut véhiculer des signaux, réalise une cale et garantit l'épaisseur de brasure après fusion. On évite ainsi que la brasure, sous l'effet des forces en présence, ne s'écrase et se répande à l'intérieur ou à l'extérieur du composant. Préférentiellement, pour assembler des guides d'onde parallèles à la surface du capot 110 en regard d'au moins une zone active d'un composant optoélectronique, comme illustré en figures 4A et 4B, respectivement en vue de face et en vue de côté, on réalise un guidage de guide optique 170 formant biseau, ledit guidage étant formé par empilement, sur le capot, de couches de Silicium 175. Dans l'exemple représenté en figure 4B, le guide optique est composé d'au moins une fibre optique dont la forme en biseau est réalisé, par exemple, par clivage sous torsion, préférentiellement pour former un angle supérieur à l'angle limite de réflexion interne totale. Chaque fibre optique 170 a, par exemple, un diamètre de 125 m. Dans le mode de réalisation illustré en figure 4B, chaque fibre optique 170 se termine par une forme plane en biseau inclinée à 45 degrés par rapport à l'horizontal et métallisée pour former un miroir. Ainsi, les rayons lumineux dirigés vers la photodiode 115 se reflètent sur la surface plane inclinée avant d'atteindre la photodiode 115. Réciproquement, des rayons lumineux issus d'un laser 115 se reflètent sur la surface plane inclinée avant d'être véhiculés par le guide optique 170. Cette disposition particulière permet de positionner précisément le guide optique 170 et permet que le guide optique 170 se trouve parallèle au circuit imprimé. En effet, on obtient un auto-alignement du guide optique 170 par référence mécanique.

En ce qui concerne l'alignement optique, une première technique consiste à réaliser un pointage. Le sous-ensemble présenté fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Il n'y a pas de vecteur de lumière sous forme de guide d'onde, ou fibre optique. En utilisant un capot/substrat de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, l'alignement d'un système optique peut se faire par simple visée d'une référence au travers du substrat/capot. Dans un cas général, où l'on souhaite aligner une barrette de diodes laser VCSEL, au pas de 250 pm montés sur un substrat d'environ 500 pm, les lentilles disponibles sur le marché sont exploitables sans difficulté particulière lors de l'assemblage. Cependant, dans certains cas, une méthode de visée n'est pas satisfaisante. Selon des variantes de la présente invention, on réalise, pour ces cas, des références mécaniques en face arrière du substrat/capot en verre, pyrex, quartz et/ou saphir, par des techniques dites de hot embossing ou de lithographie de matériaux tels que le SU8. On réalise ainsi, au niveau du substrat/capot, des butées mécaniques utilisables pour le positionnement de lentilles, fibres optiques ou réceptacles. Selon d'autres exemples, les références mécaniques prennent la forme de croix d'alignement.

Ainsi, conformément à un mode de réalisation avantageux du dispositif objet de la présente invention, on utilise un capot/substrat composite de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et de silicium, d'autre part. Dans ce capot/substrat, une face en verre, pyrex, quartz et/ou saphir constitue une fenêtre optique que l'on utilise pour l'assemblage des composants et une face en silicium sert pour ses propriétés mécaniques car on sait traiter cette face par des techniques connues dans le domaine des MEMS . Dans ce mode de réalisation, on assemble les deux faces par adhérence moléculaire ou scellement anodique puis on amincit le capot/substrat en respectant une valeur d'épaisseur satisfaisante du point de vue optique, pour qu'il soit utilisé sur les équipements optiques conventionnels. L'épaisseur du verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir dépend du type de matériau utilisé et de son indice optique et est ajustée de manière à avoir un couplage optique maximal du dispositif. Typiquement, l'épaisseur de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir est de 50 pm et l'épaisseur du silicium, pouvant être variable, s'établit autour de 500 m. Les figures 5A à 5D présentent une technique dit de couche mince pour la réalisation d'un substrat/capot pour ce mode de réalisation avantageux du dispositif objet de la présente invention.

On observe que la technique d'assemblage du verre, du pyrex, du quartz et/ou du saphir et du silicium est fiable. Cependant, les étapes d'amincissement peuvent s'avérer coûteuses pour les épaisseurs recherchées. Dans un mode de réalisation avantageux, on met en oeuvre une texturation de type KOH , hydroxyde de potassium, pour éviter la DRIE (acronyme de Deep reactive Ion Etching , pour gravure ionique profonde) et des dépôts PECVD (acronyme de Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition pour dépôt en phase vapeur assisté par plasma) connus de l'homme du métier. Comme on l'observe en figure 5A, on réalise, sur une couche de silicium 205, une couche 210 de silice SiO2 ou de nitrure de silicium Si3N4 transparente. Lors de cette première étape, du fait d'irrégularités 215 volontaires d'épaisseur de la face de silicium, par exemple réalisées par gravure KOH, la couche de silice présente des irrégularités de surface 220. Puis, comme illustré en figure 5B, on met à niveau la surface externe de la couche de silice 210. Cette étape est réalisée par CMP (acronyme de chemical mecano polishing pour polissage mécano-chimique). Puis, comme illustré en figure 5C, on attaque la face de silicium, par exemple par une gravure KOH ou par une gravure face arrière, de telle manière que l'attaque s'arrête lorsque la couche de silice 210 est atteinte. Les zones attaquées 225 présentent alors une forme creuse en cône en regard des zones de plus grande épaisseur de la couche de silice 210. Elles permettent l'auto-alignement des guides optiques, par exemple fibres optiques, mis en oeuvre. Enfin, comme illustré en figure 5D, la réalisation de cette zone représente une référence mécanique en soi mais d'autres zones peuvent être ouvertes par cette méthode de manière à être utilisées comme référence mécanique. On observe, en figure 6, dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, on effectue d'abord une étape 305 d'assemblage moléculaire de silice et de silicium. Puis, au cours d'une étape 310, on effectue une mise à niveau, c'est-à-dire que l'on rend plan cet assemblage, du côté silice, qui deviendra la face interne du capot. Puis, au cours d'une étape 315, on effectue une gravure de la face externe du capot et, au cours d'une étape 320, on effectue une ouverture des références mécaniques. Au cours d'une étape 325, on effectue le dépôt d'un stud sur la face interne du capot et, au cours d'une étape 330, de brasure sur cette face interne. Au cours d'une étape 335, on effectue le montage des composants optoélectroniques et électroniques sur la face interne du capot. Au cours d'une étape 340, on effectue un dépôt de colle thermique dans le boîtier, en regard d'au moins un des composants électroniques montés sur le capot. Au cours d'une étape 345, on effectue un dépôt de colle en regard des studs, sur les bords du boîtier. Au cours d'une étape 350, on effectue un dépôt de brasure sur les bords du boîtier, en regard des dépôts de brasure de la face interne du capot. Au cours d'une étape 355, on effectue un assemblage du capot sur le boîtier, par exemple par thermocompression. Ainsi, de manière avantageuse, l'étape d'assemblage 355 comporte une étape de fermeture hermétique du boîtier 105 par le capot 110, par l'intermédiaire d'un joint fusible, ici de brasure, et de prise de contact électrique, par chaque stud, entre une piste conductrice du capot 110 et une piste conductrice du boîtier 105, par rétreint en température, ici de la colle des studs. Au cours d'une étape 360, si plusieurs sous-ensembles ont été réalisés au cours des étapes 305 à 355, on effectue la découpe du boîtier et du capot qui les constitue, par sciage. On observe, en 1figures 7A à 7C, respectivement une vue de dessus, en section longitudinale et en section latérale d'une variante de réalisation du premier mode de réalisation illustré en figure 1. On retrouve, dans cette variante, les mêmes éléments que dans la figure 1, auxquels s'ajoute un masque métallique 405 réalisé par dépôt qui comporte des ouvertures circulaires 410 en regard de quatre zones actives du composant optoélectronique 115, par exemple une photodiode ou un laser VCSEL. On observe que l'alignement d'un système de couplage optique rapporté permet, entre autres, d'éviterou, tout au moins, de réduire la diaphonie (en anglais cross-talk ) par interactions des faisceaux optiques se trouvant côte à côte. En ce qui concerne cet alignement optique, une première technique consiste à réaliser un pointage. Le sous-ensemble présenté fournit une fonction optique utilisable dans une application en espace libre. Il n'y a pas de vecteur de lumière sous forme de guide d'onde, ou fibre optique. En utilisant un capot/substrat de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, l'alignement d'un système optique peut se faire par simple visée d'une référence au travers du substrat/capot. Dans un cas général, où l'on souhaite aligner une barrette de diodes laser VCSEL, au pas de 250 pm montés sur un substrat d'environ 500 pm, les lentilles disponibles sur le marché sont exploitables sans difficulté particulière lors de l'assemblage. Préférentiellement, le composant optoélectronique 115 est formé d'une pluralité d'émetteurs et/ou de récepteurs optiques intégrés dans un composant optoélectronique multicanaux. Dans le cas d'utilisation de VCSEL ou de photodiodes, ceux-ci forment une barre comprenant plusieurs composants, par exemple, quatre, huit ou douze, côte à côte. (4, 8, 12 etc). L'électronique 120 associée sur le capot 110 est également multicanaux pour piloter l'ensemble des composants optoélectroniques de la barre.

Dans des variantes, le capot 110 est formé uniquement en silicium et est lui-même un circuit intégré par exemple de contrôle, voire de pilotage, du ou des composants optoélectroniques 115, montés en flip-chip, le capot étant, lui-même monté en flip-chip sur le boîtier 105. Dans ce cas, les composants optoélectroniques 115 mettent en oeuvre des longueurs d'onde pour lesquels le silicium est, au moins partiellement, transparent. Par exemple, une longueur d'onde de 1310 ou 1550 nm, classique pour les télécommunications, passe à travers le silicium sans absorption ce qui n'est pas le cas de la longueur d'onde de 850 nm, qui traverse le verre.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 - Sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : -un boîtier (105), - un capot (110) transparent en au moins une zone et pour au moins une longueur d'onde lumineuse, ledit capot étant assemblé au boîtier par un joint (150, 155, 160, 165) et supportant des pistes conductrices (109) affleurantes sur la face du capot tournée vers le boîtier, dite face interne et - au moins un composant optoélectronique (115) assemblé à la face interne du capot, par des microbilles de métal (106) reliées à des pistes conductrices portées par le capot, chaque dit composant optoélectronique mettant en oeuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente.

2 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (110) est assemblé au boîtier (105) par des billes de métal (107).

3 û Sous- ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une piste conductrice portée par le capot (110) et reliée à une bille de métal supportant un dit composant optoélectronique (115) est adaptée à véhiculer un signal numérique à haute fréquence.

4 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capot (110) comporte du verre, du pyrex, du quartz et/ou du saphir.

5 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capot (110) est formé de plusieurs couches.

6 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capot (110) est formé d'une couche de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir, d'une part, et d'une couche de silicium, d'autre part.

7 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de verre, de pyrex, de quartz et/ou de saphir est entre 30 et 100 pm et l'épaisseur de silicium est entre 300 et 700 pm.

8 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un composant optoélectronique (115) est un laser VCSEL et un composant (120) de pilotage de chaque laser est assemblé à la face interne du capot par des microbilles de métal (108) reliées à des pistes conductrices portées par le capot (110).

9 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un composant optoélectronique (115) est une photodiode et un composant (120) TIA (acronyme de transimpedance amplifier pour amplificateur trans-impédance) de chaque photodiode est assemblé à la face interne du capot par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot.

10 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le capot (110) présente, en regard d'au moins un composant optoélectronique (115), une forme conique (225) en creux adaptée à auto-aligner un guide d'onde lumineuse.

11 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins un composant (120) supporté par le capot (110) est thermiquement reliés, par un dissipateur thermique (125), à la face du boîtier (105) orientée vers le capot se trouvant en face dudit composant optoélectronique (115).

12 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le joint (150, 155, 160, 165) reliant le boîtier (105) au capot (110) comporte un stud (150).

13 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le joint (150, 155, 160, 165) reliant le boîtier (105) au capot (110) comporte un joint hermétique (160, 165) formé d'une ligne de métal ou d'alliage de métal thermocompressée.

14 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le joint (150, 155, 160, 165) reliant le boîtier (105) au capot (110) comporte une brasure (160, 165) hermétique d'au moins un élément métallique.

15 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le joint (150, 155, 160, 165) reliant le boîtier (105) au capot (110) comporte au moins un contact électrique entre une piste conductrice portée par le capot et un élément conducteur du boîtier.

16 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit contact électrique est formé dans un stud (150) du joint (150, 155, 160, 165).

17 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la face externe du capot (110) présente au moins un élément en relief (175) formant butée mécanique pour un composant optique, en regard d'au moins un composant optoélectronique.

18 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le capot (110) porte en face externe, en regard d'au moins un composant optoélectronique (115), un guidage (175) de guide optique (170) formant biseau, ledit guidage étant formé par empilement de couches de Silicium.

19 - Matrice de sous-ensembles selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.

20 - Procédé de fabrication d'au moins un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (335) d'assemblage d'au moins un composant optoélectronique (115) à une face interne d'un capot (110), par des microbilles de métal reliées à des pistes conductrices portées par le capot, chaque dit composant optoélectronique mettant en oeuvre au moins une longueur d'onde pour laquelle une zone du capot en regard du composant optoélectronique est transparente. - une étape (355) d'assemblage du capot à un boîtier par un joint (150, 155, 160, 165) de telle manière que chaque dit composant optoélectronique se trouve à l'intérieur de l'ensemble formé par le boîtier et le capot.

21 û Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'étape d'assemblage (355) comporte une étape de fermeture hermétique par un joint fusible et de prise de contact électrique, par au moins un stud, entre une piste conductrice du capot (110) et une piste conductrice du boîtier (105), par rétreint en température.15