CN100432729C - 用嵌入光纤连接组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了印刷电路板(PCB)上的组件(226、228)和PCB中嵌入的光纤(224)之间的光学连接。光学连接包括光学通道(230、232)，用于允许光行进通过PCB表面和嵌入光纤之间的基质材料，以及光学转向器(234、236)，用于将沿光学通道(230、232)从光纤(224)接收的光转向装置表面并用于将来自光学通道(230、232)的光转向入光纤。通过光连接组件和光纤，该组件可使用光纤(224)用于高速光学数据通信。

Description

用嵌入光纤连接组件
技术领域
本发明涉及印刷电路板，尤其涉及印刷电路板中用于通信的光纤的使用。
背景技术
印刷电路板(PCB)是附着电子装置的结构。PCB具有一个或多个结构层以及形成图案的导体。结构层支承电子装置，同时导体向电子装置供电并允许装置通过使用电子信号进行通信。
图1是典型常规PCB100的一部分的侧剖视图。所示的常规PCB100具有结构核心102。该结构核心102提供刚性支承，其中PCB100的其它一些部分可应用于其上或者电子装置可附着其上。这种情况中的结构核心102具有四个核心结构层104、106、108和110。这些核心结构层104、106、108和110各自是玻璃纤维/树脂合成材料。核心结构层104、106、108和110已被压在一起并被固化以形成结构核心102。
顶部核心结构层104之上是导电轨迹112的第一顶部层。这些导电轨迹112向将附着到PCB100上的电子装置提供电子连接。导电轨迹112可提供电源或接地，或者可允许电子装置通过使用轨迹112传导的电子信号进行通信。导电轨迹112的第一层由结构层114覆盖。该结构层114被施涂于导电轨迹112的第一层的顶上并被固化。该过程允许结构层114填充轨迹112之间的间隙并粘附到核心102的顶部层104以及轨迹112本身。在结构层114之上是导电轨迹116的第二顶部层。这些轨迹116也可提供电源或接地，或者可允许电子装置进行通信。结构层114分开导电轨迹的第一和第二顶部层112、116，并且使轨迹112、116相互绝缘。
类似地，在底部核心结构层110之下是导电轨迹的第一底部层118、结构层120和导电轨迹的第二底部层122。如同导电轨迹的顶部层112、116，导电轨迹的底部层118、120可提供电源或接地，或者可允许电子装置进行通信。结构层120分开导电轨迹的第一和第二底部层118、120，并使轨迹118、120相互绝缘。
随着现代电子装置的复杂性、速度和性能的提升，也增加了其对通信性能的要求。这种现代装置可能需要比具有多个导电轨迹层112、116、118、120的PCB100(诸如图1所示的PCB100)所能提供的更高的通信性能。
发明内容
本发明旨在解决上述问题。
根据本发明的一种方法，包括：在印刷电路板中形成光学通道以访问所述印刷电路板中嵌入的光纤，所述印刷电路板包括一个具有多个编织结构纤维的层，并且所述嵌入的光纤与所述编织结构纤维相编织以形成所述层；将光学转向器置于所述光学通道内；以及调节所述光学转向器以转向被引入所述光学通道的光，使得所述光被耦合入所述光纤。
根据本发明的一种装置，包括：一表面；基质材料，其包括一个具有多个编织结构纤维的层；嵌入的光纤，其与所述多个编织结构纤维相编织以形成所述层；光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入的光纤之间的基质材料；以及光学转向器，用于使沿光学通道从光纤接收的光转向装置的表面并用于将从所述光学通道接收的光转向入光纤。
根据本发明的一种装置，包括：电路板，它包括：表面；基质材料，其包括一个具有多个编织结构纤维的层；嵌入的光纤，其与所述多个编织结构纤维相编织；第一光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入光纤之间的基质材料；第二光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入光纤之间的基质材料；第一光学转向器，用于将沿第一光学通道从光纤接收的光转向装置表面并用于将从第一光学通道接收的光转向入光纤；以及第二光学转向器，用于将沿第二光学通道从光纤接收的光转向装置表面并用于将从第二光学通道接收的光转向入光纤；以及第一光学组件，它连接到电路板并光连接到第一光学通道以便沿该第一光学通道传送光信号到第一光学转向器并从第一光学转向器接收沿第一光学通道向上行进的光信号；第二光学组件，它连接到电路板并光连接到第二光学通道以便沿该第二光学通道传送光信号到第二光学转向器并从第二光学转向器接收沿第二光学通道向上行进的光信号。
附图说明
图1是典型常规印刷电路板(PCB)的一部分的侧剖视图。
图2是根据本发明一个实施例的系统的侧剖视图。
图3a到3i示出了如何将光纤嵌入PCB的第一实施例。
图4a到4d示出了如何将光纤嵌入PCB的第二实施例。
图5是示出可将光纤集成入PCB的各种方法的侧剖视图。
图6a到6i是示出如何使被嵌入PCB的光纤耦合到光学信号源或目的地的侧剖视图。
具体实施方式
在本发明的以下详细描述中，参考附图，其中相同的标号表示相似的元件。充分详细地揭示这里描述的说明性实施例以使本领域的熟练技术人员能实施本发明。因此，以下的详细描述不被认为是限制性的，且本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
系统概述
图2是根据本发明一个实施例的系统一部分的侧剖视图，其中被附着到印刷电路板(PCB)200的装置226、228或其它装置经由与PCB200集成的光纤224进行通信。通过允许光通信，具有PCB200的系统允许比现有系统更高的数据通信速率。本文中的术语“光通信”广泛地用于包含光信号的许多使用，包括传送、发送、接收或承载光信号用于包括语言通信、数据转移的目的以及其它用途。
PCB200可具有结构核心202。该结构核心202提供刚性支承，其中PCB200的其它一些部分可应用于其上或者电子装置可附着其上。这种情况中的结构核心202具有四个核心结构层204、206、208和210，虽然在其它实施例中可以用其它数量的层来构成结构核心202，或者PCB200可缺少分开的结构层202。一实施例中，核心结构层204、206、208和210各自是包括纤维玻璃和树脂的合成材料，虽然除此之外也可使用其它材料，或用其它材料替代纤维玻璃和树脂。在这种纤维玻璃/树脂结构核心202的实施例中，通过将预浸处理的纤维玻璃层片(充满树脂的纤维玻璃织构)堆叠在一起形成该核心。随后按压并固化堆叠的层片。一实施例中，将核心结构层204、206、208和210按压在一起并固化以形成结构核心202。
在顶部核心结构层204之上可以是导电轨迹的第一顶部层212。这些导电轨迹212可向附着到PCB200的电子装置提供电子连接。导电轨迹212可提供电源或接地，或者可允许电子装置通过使用由轨迹212传导的电子信号进行通信。导电轨迹的第一层212可由结构层214覆盖。该结构层214可被施涂于导电轨迹的第一层214上并固化。该过程可允许结构层214填充轨迹212之间的间隙并粘附到核心202的顶部层204以及轨迹212本身。在结构层214顶上可以是导电轨迹216的第二顶部层216。这些轨迹216也可提供电源或接地，或者可允许电子装置进行通信。结构层214分开了导电轨迹的第一和第二顶部层212、216，并使轨迹212和216相互绝缘。
类似地，在底部核心结构层210之下，可以是导电轨迹218的第一底部层、结构层220和导电轨迹的第二底部层222。如同导电轨迹的顶部层212、216，导电轨迹的底部层218、220可提供电源或接地，或者可以允许电子装置进行通信。结构层220分开导电轨迹218和220的第一和第二底部层，并使轨迹218和220相互绝缘。
PCB200也可具有PCB200内嵌入的一个或多个光纤224。在所示实施例中，光纤224被嵌入两个核心结构层204和206之间的PCB200中。一个或多个光纤224可嵌入核心结构层204、206、208和210之间，在单个核心结构层204、206、208和210内，在其它层之间诸如在一层导电轨迹212和结构层214之间，或者在其它层内诸如在结构层220内。一实施例中，多个光纤224以光纤之间的已知间隔按预定图案嵌入PCB200内。
在所示实施例中，将第一装置226和第二装置228附着到PCB200。例如，这些装置226、228可连接到导电轨迹212、216以提供电源和接地连接。电子装置226、228也可连接到导电轨迹212、216，以使轨迹212、216提供一些通信。然而，装置226、228能光学通信。在一实施例中，装置226、228可以是电子-光学和/或光学-电子转换器，用于发送和接收光信息并转换之以便由电子组件使用。在另一实施例中，装置226、228可主要是能通过内部电子-光学和/或光学-电子转换器进行光通信的电子装置。在其它实施例中，装置226、228可以是其它类型的装置或组件。
一实施例中，第一装置226可连接到第一光学通道230。第一光学通道230可允许从第一装置226到第一光学转向器234的或反向的光传送。第一光学通道230可以是将光引导到第一光学转向器234或从该第一光学转向器234导出光的管子，可以由所穿过的层214和204的侧壁良好地限定，或者可以是允许光在PCB200的表面之间行进到光学转向器234的另一结构。第一光学转向器234将沿第一光学通道230向下行进的光转向，使得该光被引导入光纤224，并将从光纤224接收的光转向，使得该光沿第一光学通道230向上行进。第一光学转向器234可以是反射镜、棱镜或能使光转向的另一装置。光纤224提供光通路以行进通过PCB200。第二光学转向器236将从光纤224接收的光转向，使得该光沿第二光学通道232向上行进；或者将沿第二光学通道232向下行进的光转向，使得光被引入光纤224。如同第一光学转向器230，第二光学转向器236可以是反射镜、棱镜或能使光转向的其它装置。第二装置228可连接到第二光学通道232，它允许到或从第二装置228的光传送。如同第一光学通道230，第二光学通道232可以是将光引导到第二光学转向器236或从该第二光学转向器236引导光的管子，可以由所穿过的层214和204的侧壁良好地限定，或者可以是允许光在PCB200的表面之间行进到光学转向器236的另一结构。
作为运行中的系统的一示例，第一装置226与第二装置228光通信。第一装置226以光的形式生成光信号，并将该光输出到第一光学通道230。光沿第一光学通道230向下行进到第一光学转向器230。第一光学转向器230使光转向，以使光耦合入光纤224。光沿光纤行进到第二光学转向器236。第二光学转向器236使从光纤224接收的光转向，使得它沿第二光学通道232向上行进。沿第二光学通道232向上行进的光由第二装置228接收。这允许第一和第二装置226、228光通信，这允许以远高于电子通信的速率进行数据传递。
可以看到，图2所示的系统允许双向通信：从第一装置226到第二装置228(如上所述)以及从第二装置228到第一装置226。此外，可以按许多通信方法使用PCB200中嵌入的一个或多个光纤224。例如，附着到PCB200的第一装置226可与未附着到PCB200上的分离装置(未示出)通信。在这种情况中，第一装置226可与光纤224相连，如图2所示，但与第一装置226通信的分离装置可通过另一方案光连接。来自第一装置226的光可沿光纤224行进到PCB200的边界，在这里诸如波导管或其它装置的另一个或另一些光学装置使光与分离装置耦合。在另一示例中，装置226可连接到一个以上的光纤224，以便与一个以上的其它组件通信。
作为简化概述，PCB200可被认为具有基质材料(matrix material)中嵌入的一个或多个光纤224。在图2所示的实施例中，基质材料包括若干层204、206、208、210、212、214、216、218、220、222，且光纤224嵌入两个不同的层之间。光纤224也可嵌入单个层内。在另一实施例中，PCB200可包括被认为是基质材料的更多或更少的层，或者可以具有其中嵌入光纤224的一个同构的基质材料。PCB200还可包括附加结构，作为基质材料的一部分。在基质材料内具有光纤224可允许通过PCB200的光通信。
在印刷电路板中嵌入光纤
图3a到3i示出了如何可以将光纤嵌入PCB200的第一实施例。在该第一实施例中，光纤可嵌入PCB200的各层之间。
图3a是可嵌入PCB200中各层之间的光纤图案302的实施例的俯视图。该光纤图案302可包括多个光纤304。如图所示，光纤304形成栅格的图案302，光纤304之间具有相等的水平间隔306、308和垂直间隔310、312。栅格图案302也可具有不同的水平间隔，诸如如果间隔306与间隔308不同，和/或不同的垂直间隔，诸如如果间隔310和间隔312不同。在其它实施例中可使用许多不同的间隔方案和图案302，包括非栅格图案302。例如，单个光纤304可以是整个图案302，或者图案302甚至是随机分布的光纤304。在另一实施例中，光纤304置于图案302中以形成用于与PCB200耦合的组件的特殊排列的一点对点光通信网络。可以生成诸如Gerber文件的一文件，它可以提供正确放置光纤304所必需的信息，以允许与PCB200耦合的组件将这些光纤304用于光通信。
在一些实施例中，可以预先选择和知道包括光纤304之间的任何间隔306、308、310和312的图案302，使得光纤304的相互位置是已知的。在一实施例中，基于将附着到PCB200的装置的间隔来选择光纤304之间的间隔306、308、310和312。例如，在一些实施例中，可以将间隔选择为0.75mm、1mm或1.27mm。
图3b是图3a的图案302的侧剖视图。在图3b所示的实施例中，水平光纤304被编织为在垂直光纤304之上和之下交错通过，且垂直光纤304在水平光纤304之上和之下交错通过。在其它实施例中，可以不同地放置光纤304。所有水平光纤304都可以在所有垂直光纤304之上而非被编织，或者水平光纤304可在两个垂直光纤304上通过随后在一个垂直光纤304之下通过，或者可以使用其它放置方案。
图3c和3d示出了在将光纤图案302嵌入PCB200中之前相对于结构层314、316的光纤图案302。图3c是示出一实施例的剖视图，在该实施例中光纤图案302中的光纤304将通过置于两个结构层314、316或其它层之间被嵌入PCB200中。层314、316可以是两个结构层，诸如如图2所示的结构层204和206，或者可以是其它层。在将层314、316耦合在一起之前，光纤图案302可置于两个层314、316之间。在层包括纤维玻璃和树脂的一个实施例中，“耦合在一起”表示层314、316和光纤304被堆叠，随后按压在一起并固化。图3d是示出在将两个层314、316耦合在一起之前设置于底部层316之上的光纤图案302的俯视图。在一可选实施例中，光纤图案302可形成于诸如层316的预浸处理层表面上，而非图3c的堆叠层中所示的更分散的光纤图案302层。
图3e是示出在已将层314、316耦合在一起后两个层314、316之间的光纤图案302中的光纤304的侧剖视图。为了清楚，在图3e中采用横截面，以便仅示出垂直于页面的光纤304。在层314、316为核心结构层(诸如图2所示的层204和206)并由包含纤维玻璃和树脂的材料制成的实施例中，可以在其间具有光纤图案302的情况下将层314、316按压在一起并固化。这使得在将两个层314、316耦合在一起之后光纤图案302的光纤304位于两个层314和316之间或者由它们“夹住”。层314、316在固化过程中可在光纤304周围流动，以相互之间并与光纤304接触和粘附。在一实施例中，光纤图案302内光纤304的位置可以是已知的，且层314、316的厚度可以是已知的，从而图3e中所示的光纤304的位置可以是已知的并可通过钻孔或其它方法而访问。一实施例中，在将层314、316耦合在一起时光纤304可稍许移位，但用于形成一个以访问光纤304的钻孔或其它方法形成足够大的孔，使得利用在被嵌入PCB200中两个层314、316之间前其位置的知识仍能访问光纤304。
图3f是示出两个分开的光纤图案302的侧剖视图，其中光纤304嵌于三个层314、316和318之间。存在第一光纤图案302，其中光纤304嵌于层314和316之间，以及第二光纤图案302，其中光纤嵌于层316和318之间。可以与将光纤304嵌于层314和316之间相同的方式将光纤304嵌于层316和318之间，如上所述。图3f示出：可以在多个不同级处将一个以上的光纤图案302嵌入PCB200中。
图3g和3h是示出如何可以将光纤304嵌于层314和导电轨迹层320之间的侧剖视图，其中层314可以是结构层，且导电轨迹层320诸如图2中的层212。图3g示出了在将光纤304和层314、316、320耦合在一起前层316上的导电轨迹层320、位于导电轨迹层320上方的图案302中的光纤304以及光纤304上方可以是结构层的层314。图3h示出了在被耦合在一起后光纤304和层314、316、320。在所示实施例中，在固化过程中层314在导电轨迹320周围流动，以碰到和粘附层316以及轨迹320。在将光纤304和层314、316、320耦合在一起后，图3g中轨迹320上的光纤304保持于轨迹320上。因此，光纤304可能不再基本位于诸如层314和316的两个层之间的平面中；而是，轨迹320上的光纤304可与其它光纤304位于不同的高度。
图3i是示出在两个层之间嵌入光纤图案302的稍许变型的侧剖视图。图3i中，可将光纤304粘附到层314顶部。具有粘附光纤304的层314可与另一层堆叠并被按压在一起，使得光纤处于两个层之间。层314也可以是PCB200的外部层，以使得光纤保持暴露于PCB200的表面上。
作为简化概述，PCB200可被认为具有基质材料中嵌入的一个或多个集成的光纤304。在图3a到3h所示的实施例中，基质材料包括两个或更多层，诸如层314、316、318、320，且光纤304被嵌于两个不同的层之间。在这种实施例中，两个或多个层可被认为是其中嵌入光纤304的基质材料。PCB200也可包括附加结构作为基质材料的一部分。在构成PCB200的基质材料内具有光纤304可允许通过PCB200的光通信。图3i中，将光纤304粘附到基质材料。在这种情况下，光纤304可被认为在PCB200中与基质材料集成，因为光纤304是随后将与组件耦合的PCB200的一部分。
图4a到4d示出了如何可以将光纤嵌入PCB200中的第二实施例。在该第二实施例中，将光纤嵌入PCB200的一个或多个层内，诸如层204、206、208或210内。
图4a是说明如何形成诸如204、206、208或210的PCB200的一层的流程图400，其中该层内嵌入了光纤。在所述实施例中，PCB200由纤维玻璃纤维、一个或多个光纤和树脂构成，尽管在其它实施例中可以使用其它材料和方法来制造PCB200。纤维玻璃纤维可以是结构纤维，它向PCB200增加强度。
可用纤维玻璃纤维和一个或多个光纤形成纤维束402。现在参考图4b，示出了根据一个实施例的纤维束。有纤维玻璃纤维供应装置410和光纤供应装置412。捆束器414可接收来自供应装置410、412的纤维玻璃纤维和光纤。该捆束器414可将多个纤维组合成一组或一束纤维416。一实施例中，束416内的纤维通常被定向为基本平行于束416。束416可包括纤维玻璃纤维中的一个或多个光纤，诸如光纤418和420。一实施例中，束416内光纤418、420的位置可以预先选择并且是已知的，且束416的大小是预先选择且已知的。在一实施例中，束416可以具有基本圆形的横截面，其直径约0.005英寸。
返回到图4a，随后将束编织成织物404。现在参考图4c，示出了由束416编织成的织物422的俯视图。在所示实施例中，将在第一方向(水平或垂直)中的每个束416编织为在第二方向(垂直和水平中的另一个)中的束416之上和之下交错，尽管在其它实施例中可以使用不同的编织方法。例如，包括光纤424和426的水平束428在图4c左侧上的垂直束上方开始，在图4c的中间的垂直束430下方编织，随后返回到图4c右侧上的垂直束的上方。类似地，包括光纤432和434的垂直束430在图4c顶部处的水平束428上方开始，在图4c中间的水平束下方编织，随后返回到图4c底部处的水平束上方。如图4c所示，在一些实施例中，织物422内的光纤基本保持织物422内束中的其相对位置。例如，光纤424从织物422的左侧到右侧始终基本保持束428内的它的位置。如在一些实施例中，织物422内束428、430的大小以及束内光纤424、426、432、434的位置两者都是已知的，织物422内光纤424、426、432、434的位置也是基本已知的，使得可以在被嵌入PCB200后访问光纤424、426、432、434。在其它实施例中，不是所有被编织404入织物422的束416都可以包括光纤。
返回图4a，使织物422充满树脂以形成用于PCB200的一个层的合成材料。随后可以形成具有一个或多个这些层的PCB200 408。在一实施例中，这可以通过固化树脂来进行。参考图4d，示出一侧剖视图，它示出了具有嵌入光纤440的两个耦合在一起的层436、438，其中嵌入的光纤440可以是PCB200的一部分。例如，两个层436、438可以是PCB200的两个核心结构层204、206，或者它们可以是PCB200的不同层或者是PCB200的不同实施例的一部分。如图4d所示，在层436、438本身内编织每个层436、438内的光纤440(为了清楚，未示出纤维玻璃纤维)。在一实施例中，两件织物422可从具有光纤的形成402的束被编织404，用树脂充满406，随后被按压在一起并被固化以形成408包括图4d所示的双层结构的PCB200，其中每个层436、438都包括嵌入的光纤440。PCB200中的一个、一些或全部层可包括这种嵌入光纤，这可允许高速光学数据通信。
作为简化的概述，PCB200可被认为具有嵌入在基质材料中的一个或多个集成光纤440。在图4a到4d所示的实施例中，粘合材料包括一个或多个层，诸如层436和/或438，且光纤440被嵌入一层内。在这种实施例中，一个或多个层可以是其中嵌入光纤440的基质材料。PCB200也可包括附加结构作为基质材料的一部分。在基质材料内具有光纤440可允许通过PCB200的光通信。
图5是示出具有根据上述嵌入的两个实施例的可嵌入光纤304、440的一些不同方法的图2PCB200的侧剖视图。在所示实施例中，光纤304被嵌于结构核心202中的各层之间。光纤304存在于核心结构层204和206之间以及核心结构层206和208之间，尽管在其它实施例中，光纤304可嵌于不同的层之间。在一些实施例中，光纤304的位置可以是基本已知的。在一个实施例中，光纤304可按栅格图案排列以允许它们通过PCB200上组件的许多不同排列用于光通信。在另一实施例中，光纤304可排列于特别的图案302中，以形成用于PCB200上组件的特殊排列的点对点光通信网络。此外，具有不同层结构的不同PCB200可使一个或多个光纤304嵌入它们的层内。通过被粘附到PCB200的顶部表面层214，也可存在PCB200中集成的光纤304。这些光纤304可按用于形成特殊的点对点网络的图案302、栅格图案或其它图案。它们可以类似于金属轨迹216的设计和放置被设计和放置于层214上。最后，有被嵌入于PCB200的单个层210内的光纤440。嵌入或与PCB200集成一个或多个光纤的任一或所有这些方法可用于允许高速光学数据通信。也可以形成超出图5所示的集成光纤的方法的其它组合。
将光信号耦合进出嵌入光纤
图6a到6i是示出如何将PCB200中嵌入的光纤耦合到光信号源或目的地以允许将PCB200内的光纤用于光通信的一个实施例的侧剖视图。在一些实施例中，这可以通过形成光学通道以允许光从PCB200的表面到达光纤来进行。
图6a是具有嵌入光纤504的PCB502的简化说明的侧剖视图。为了清楚，PCB502的简化说明仅示出了将光纤504嵌于PCB502的基质材料505内，且未示出可在各种实施例中构成PCB502的各种结构和层。PCB502内的光纤504可由被附着到PCB502表面上的装置用于光通信。PCB502的基质材料505例如可以是纤维玻璃/树脂合成物的一个或多个层，尽管也可使用其它材料。如果有多个不同材料的层或分离部分形成PCB502，诸如图2的层204、206、208、210、212、214等，所有这些材料、部分和层都可被认为是基质材料505。
图6b是示出在通过基质材料505形成第一井506以访问光纤504之后的PCB502的侧剖视图。从PCB502表面延伸的基质材料505的侧壁508可限定第一井506的侧面。
在具有嵌入光纤504的PCB502的一些实施例中，光纤504的角度可以不平行于PCB502的表面。且PCB502表面下光纤504的精确距离可以是未知的。在一实施例中，该角度可达与PCB502的表面成15度，且准确角度是未知的。在一实施例中，PCB502表面下的光纤504的距离可已知为加减0.003英寸的误差幅度。在一实施例中，PCB502表面下的光纤504的距离可已知为加减0.001英寸的误差幅度。在其它实施例中，PCB502表面下的光纤504的距离可已知为改变其它精度。此外，不能精确地知道PCB502平面内的光纤504的位置。在光纤504作为图案302的一部分的实施例中，可测试PCB502以找到一个光纤504，随后可使用光纤504之间的已知间隔306、308、310、312来确定其它光纤504的位置。在光纤504作为图案302的一部分的一实施例中，以加减0.003英寸的误差幅度知道光纤504的位置。类似地，如果光纤504被嵌入一层内，在一实施例中，可以以加减0.003英寸的误差范围知道光纤504的位置，其中光纤504之间的间隔由束416的大小提供。
因此，在未准确知道光纤504的深度、位置和角度的一些实施例中，第一井506可向下延伸以达到光纤504的最上表面，可部分地延伸通过基质材料505但不达到光纤504，或者可延伸入光纤504使得第一井506的底部在光纤504的顶表面之下(图6b中示出)。
第一井506可通过多种不同方法形成。在一实施例中，可通过大功率激光器形成该井。小功率激光器可用于平滑第一井506的侧壁508。也可以使用诸如化学蚀刻的其它方法。在一实施例中，第一井506的直径可明显大于光纤504的直径，使得井506更可能达到光纤504，即使光纤504的准确位置是未知的。例如，在一实施例中，第一井506可具有圆形截面，其直径两倍于光纤504的直径。在另一实施例中，第一井506可具有基本圆形的横截面，其直径约0.010英寸。在另一实施例中，第一井506可具有基本圆形的横截面，其直径大于光纤的已知位置的误差范围。在其它实施例中，第一井506可以是其它大小并具有其它的非圆形形状。
图6c是示出在将光阻挡层510沉积于第一井506的表面上后PCB502的侧剖视图。在一实施例中，光阻挡层510可防止PCB502表面和光纤504之间行进的一些或全部的光被散射或折射入PCB502的基质材料505。在另一实施例中，光阻挡层510可将结构加固件添加到限定第一井506的侧壁508的基质材料505。光阻挡层510可通过电镀或金属化法或者其它方法进行沉积。光阻挡层510可反射一些或全部入射光，或者防止一些或全部入射光通过。
图6d是示出在形成通过光纤504的第二井512后的PCB502的侧剖视图。第二井512可暴露光纤504的横截面上的光透射表面514，使得光能从源被耦合入光纤504或者从光纤504耦合到目的地。该第二井512可被认为是一管子或光学通道以允许光从PCB502表面行进到光纤504。在一实施例中，可以通过多种不同方法形成第二井512。在一实施例中，井512可由大功率激光器形成。小功率激光器可用于平滑第二井512的侧壁。诸如化学蚀刻的其它方法也可用于形成第二井512。用于形成第二井512的方法可使光纤504的光透射表面514充分平滑，用于将光耦合到光纤以及从光纤进行耦合。但是，在一些实施例中进行进一步的平滑。这可以通过诸如氧化铝或钻石的抛光浆、抛光工具或通过其它方法进行。
在另一实施例中，可以仅形成从PCB502的表面延伸以暴露光纤504的光透射表面514的一个井。在这种实施例中，可以形成分开的管子，它至少部分地从PCB502的表面延伸到光纤504以防止光散射或折射入基质材料505。或者，掩模可覆盖光纤504的光透射表面514，使得能沉积光阻挡层510以防止光散射或折射入基质材料505，同时使光纤504的透射表面514没有光阻挡层510。在再一实施例中，不使用分开的管子或光阻挡层510；在没有这种结构的情况下，充足的光到达光纤504。
图6e是示出在将光转向器516插入第二井512后的PCB512的侧剖视图。在一实施例中，胶水518可将光转向器516保持就位。在一实施例中，胶水518在这点上仍不可以被固化，并可再工作以可以改变光转向器(也称作“光学转向器”)516的位置。在其它实施例中，不同的附着材料518可用于将光转向器516保持就位。在一些实施例中，这些附着材料518可按期望将光转向器516保持就位，但可以是可通过应用力或者其它手段再工作或可变化的，以便能改变光转向器516的位置。光转向器516可以是反射镜、棱镜或使光转向的其它装置。
图6f是示出如何设置光转向器516的角度和深度以正确地将光耦合到光纤504和从光纤504耦合的侧剖视图。在所示实施例中，光源522把光引向光转向器516。光转向器516把光转向入光纤504，它把光输出到光检测器524。来自光检测器524的反馈可用于确定光转向器516是否正将足够(或任何)的光从光源522转向入光纤504。如果没有足够的光正被转向入光纤504，可以改变光转向器516的位置和角度。因此，通过监控光检测器524接收的光并相应地调节光转向器516，可以正确地定位该光转向器516。在一些实施例中，在正确地定位光转向器516前胶水518不能被固化，从而能改变光转向器516的位置。在一实施例中，在正确地定位光转向器516后，胶水518或其它附着材料518被固化或设定为将光转向器516保持于正确位置。也可使用用于定位光转向器516的其它方法。例如，光检测器524可设置于邻近第二井512顶部处的光源522。随后，光检测器524将检测已被反射且未耦合入光纤504的光。耦合入光纤504的光越多意味着反射光越少。将调节光转向器516直到光检测器524检测到令人满意的少量光。
图6g是示出在用光中性材料526填充第二井512后的PCB502的侧剖视图。该光中性材料526可允许多数或所有的光穿过。材料526也可防止光转向器516被破坏或再定位，并可对PCB502提供结构支承。在附着材料518未被设定就位以防止光转向器516的位置的进一步调整的实施例中，光中性材料526可用于将光转向器516保持就位。
图6h是示出在已添加光导528后的PCB502的侧剖视图。光导528可帮助在光转向器516和PCB502的表面之间引导光。在一实施例中，可在光中性材料526中形成一孔。随后，将光导528插入该孔中。任选地，可用一材料涂布孔的侧壁以形成光导528而非将光导528插入该孔中。在其它实施例中，可省去光导528。
因此，已形成了光通道。光通道可允许光从PCB502的表面行进到光纤504或者光转向器516。光通道可以简单地是一孔，诸如第二井512，或者它可以用光中性材料526填充，诸如图6g中所示的，或者它可以包括光导528，诸如图6h中所示的，或者可以采取具有其它结构的其它形式。
图6i是示出具有附着的光学组件530的PCB502的侧剖视图。光学组件530可以是光学装置、具有执行电子-光学和/或光学-电子转换的模块的电子装置、将光耦合到未附着到PCB502上的装置的组件530或者其它类型的组件530。因此，组件530可将光纤504用于光通信。当组件530传送光信号时，该信号从组件530行进到光转向器516(在一些实施例中可能由光导528辅助)。光转向器516可将光耦合入光纤504，光可以沿该光纤504行进到目的地。类似地，当组件530接收光学数据信号时，该信号可沿光纤504行进到光转向器516。光转向器516可转向该信号，因此它沿光学通道向上行进到组件530(在一些实施例中可能由光导528辅助)。具有嵌入光纤504的PCB502可允许组件530以高速光传送数据。
虽然这里参考特殊实施例描述了本发明，但许多修改将是本领域普通技术人员显而易见的。此外，本发明实施例的以上描述和以下权利要求包括术语，诸如左、右、之上、之下、上、下、第一、第二等，它们仅用于描述用途而不被解释为限制性的。这里描述的装置或制品实施例可按大量设置和定向进行制造、使用或运载。因此，所有这些变型和修改都包含在由以下权利要求限定的本发明的范围之内。

Claims (19)

1.一种方法，包括：
在印刷电路板中形成光学通道以访问所述印刷电路板中嵌入的光纤，所述印刷电路板包括一个具有多个编织结构纤维的层，并且所述嵌入的光纤与所述编织结构纤维相编织以形成所述层；
将光学转向器置于所述光学通道内；以及
调节所述光学转向器以转向被引入所述光学通道的光，使得所述光被耦合入所述光纤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成光学通道包括在所述印刷电路板的基质材料中形成一井。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成光学通道还包括在所述井的至少部分侧壁上形成光阻挡层，以便在光沿所述光学通道行进时防止至少一些光进入所述印刷电路板的基质材料。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述光学通道内和所述光学转向器周围沉积光中性材料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括形成一光导以引导光沿着所述光学通道通过光学中性材料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成光学通道包括：
在印刷电路板的基质材料中形成第一井；
在所述第一井的侧壁上沉积光阻挡材料；以及
在印刷电路板的基质材料中形成第二井，所述第二井的深度大于所述第一井并暴露光纤的光透射表面。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述光学转向器置入光学通道内时，它被附着到具有可调节附着材料的印刷电路板。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，调节所述光学转向器包括：
将光从源引入所述光学通道到达光转向器；
由所述光学转向器使来自源的光转向；
用光检测器检测在由光学转向器转向后沿光纤行进的来自源的光；
测量所检测的光；以及
改变光学转向器的位置。
9.一种装置，包括：
一表面；
基质材料，其包括一个具有多个编织结构纤维的层；
嵌入的光纤，其与所述多个编织结构纤维相编织以形成所述层；
光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入的光纤之间的基质材料；以及
光学转向器，用于使沿光学通道从光纤接收的光转向装置的表面并用于将从所述光学通道接收的光转向入光纤。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学通道包括侧壁，它们限定基质材料和光学通道之间的边界。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括一层光阻挡材料，它覆盖侧壁的至少一部分，以便在光沿光学通道行进时防止至少一些光进入基质材料。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括用于将光学转向器附着到所述装置的附着材料。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括所述光学通道内和光学转向器周围的光中性材料。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括一光导，用于沿着光学通道引导光通过光中性材料。
15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
覆盖限定基质材料和光学通道之间的边界的至少一部分侧壁的一层光阻挡材料，以便在光沿光学通道行进时防止至少一些光进入所述基质材料；
附着材料，用于将所述光学转向器附着到装置上；
光中性材料，它基本填充光学通道内和光学转向器周围的另外的空白空间；以及
光导，用于沿着光学通道引导光通过光中性材料。
16.一种装置，包括：
电路板，它包括：
表面；
基质材料，其包括一个具有多个编织结构纤维的层；
嵌入的光纤，其与所述多个编织结构纤维相编织；
第一光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入光纤之间的基质材料；
第二光学通道，用于允许光行进通过所述表面和所述嵌入光纤之间的基质材料；
第一光学转向器，用于将沿第一光学通道从光纤接收的光转向装置表面并用于将从第一光学通道接收的光转向入光纤；以及
第二光学转向器，用于将沿第二光学通道从光纤接收的光转向装置表面并用于将从第二光学通道接收的光转向入光纤；以及
第一光学组件，它连接到电路板并光连接到第一光学通道以便沿该第一光学通道传送光信号到第一光学转向器并从第一光学转向器接收沿第一光学通道向上行进的光信号；
第二光学组件，它连接到电路板并光连接到第二光学通道以便沿该第二光学通道传送光信号到第二光学转向器并从第二光学转向器接收沿第二光学通道向上行进的光信号。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，从第一光学组件沿着第一光学通道传送到第一光学转向器的光信号被转向入嵌入的光纤到达第二光学转向器，它将该光信号转向为沿第二光学通道向上以便由第二光学组件接收。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述电路板包括多个层且嵌入的光纤位于所述多个层的第一个和第二个之间。
19.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述电路板包括至少一个层且嵌入的光纤在第一层内。
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