Spécialisé dans l’assemblage de composants microélectronique pour des applications exigeantes (spatial, médical implanté, aéronautique, défense, nucléaire…), ce client devait intégrer dans son flux de production un contrôle de performance au moyen d’un banc de mesure optique équipés de sources LASER.
La complexité de ce banc était liée aux particularités des composants à tester, se traduisant par des contraintes technologiques fortes. Le dimensionnement et la mise en place d’un tel banc fait appel à des connaissances approfondies dans plusieurs domaines : interactions physiques lumière – matière, technologies optiques, manipulation de composants optiques de précision, technologies LASER.
Ce Client, n’ayant pas les compétences en ingénierie de banc de test optique, a fait appel à PISÉO pour le réaliser. Le projet a été segmenté en trois parties : spécification, conception et réalisation, validation.
La lumière LASER possède des propriétés bien particulières, telles qu’une longueur d’onde précise et une émission de lumière cohérente et dirigée. Les composants à tester, du fait de leur structure, répondent différemment aux stimulus de lumière en fonction de ces propriétés. Le banc de mesure doit donc être capable de maitriser des grandeurs telles que la puissance, la direction du faisceau, la polarisation, la modulation, le profil temporel.
Compte tenu des exigences relatives aux caractéristiques photo-électriques du composant, les experts en conception et fabrication de bancs optiques de PISÉO ont été amenés à bâtir une spécification précise du banc de mesure assortie de propositions d’architecture s’appuyant sur des dimensionnements optiques et électriques. La démarche s’est avérée itérative du fait de la découverte du comportement du composant à tester en parallèle de la spécification du banc et de la prise en compte de facteurs externes tels que des limites d’efforts technique et financier, ou bien des limites dimensionnelles. La spécification détaillée finale du banc résulte de ces itérations et des compromis réalisés entre les paramètres à tester, les précisions requises et la faisabilité technologique. De nombreuses interactions conduites par PISÉO avec le client et les fabricants potentiels des équipements du banc ont également été nécessaires pour aboutir à une spécification démontrée faisable.
A partir de la spécification et de l’architecture, la conception du banc a consisté à dimensionner de façon détaillée l’ensemble des structures et composants électro-optiques nécessaires en assurant une garantie de performance, de robustesse et de fiabilité. Cette garantie est grandement dépendante de l’expérience des concepteurs et de la profondeur de leurs travaux. Les experts en bancs optiques de PISÉO sont capables d’apprécier quels sont les paramètres critiques des composants optiques, opto-mécaniques et électro-optiques intervenant sur la performance ou sur les conditions d’usage. La technologie LASER amène à tenir compte du comportement de l’ensemble des composants sous lumière cohérente. Ainsi, plusieurs détails techniques de composants optiques disponibles auprès de fabricants spécialisés ont été vérifiés par une approche directe et à bon niveau des fournisseurs, renforcée le cas échéant par des calculs et simulations optiques. Cette approche justifie les choix réalisés aussi bien que le fait d’écarter des composants a priori convenables.
PISÉO s’est également assuré que le banc de mesure laser répond aux normes de sécurité appropriées, notamment pour ce qui concerne le risque LASER. Spécialistes du risque optique induit par les sources de lumière artificielle, les ingénieurs et techniciens PISÉO sont en effet formés à la maitrise du risque LASER et capables de définir les protocoles de manipulation du banc en condition de sécurité, tant lors de la phase de conception que lors de son utilisation dans la durée.
Ce banc de test LASER a été validé à partir de trois niveaux de tests et caractérisation de la performance :
- Caractérisation du faisceau produit aux différentes étapes de sa mise en forme. Cette approche s’appuie sur les instruments de mesure précis et flexibles de PISÉO : spectroradiomètres, projecteurs de profils, capteurs étalonnés de référence, mesureurs de puissance, amplificateurs transimpédance, oscilloscope HF etc. Ils permettent d’apprécier les multiples caractéristiques du faisceau, telles que la puissance, la temporalité des impulsions, polarisation et direction du faisceau etc.
- Calcul d’incertitudes par des méthodes analytiques, justifiant la précision de mesure des différents paramètres.
- Méthodes statistiques pratiques (R&R), appliquées aux différentes conditions d’usage du banc de test.
L’étape de caractérisation a ainsi permis d’optimiser les réglages et de garantir l’alignement requis de la partie optique du banc, de définir les paramètres d’acquisition des signaux mesurés, de parfaire les procédures de test, et de préciser la « check-list » de vérification du bon fonctionnement du banc de test en amont d’une campagne de test.
Les calculs d’incertitudes permettent, in-fine, de donner confiance aux valeurs mesurées produites lors des essais de production. Les validations pratiques montrent le niveau de robustesse des mesures effectuées dans les conditions de laboratoire.
