CN102360098B

CN102360098B - Plc分路器及其封装方法

Info

Publication number: CN102360098B
Application number: CN 201110339795
Authority: CN
Inventors: 汪沈炎; 项海铭
Original assignee: Zhejiang Fuchunjiang Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Fuchunjiang Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-11-01
Also published as: CN102360098A

Abstract

本发明涉及一种PLC分路器及其封装方法，属于光通信领域。该PLC分路器，由输入阵列、输出阵列、波导、外壳、光纤、UV胶、硅胶组成，的波导的两端分别设置有输入阵列、输出阵列，所述外壳罩在输入阵列、输出阵列、波导之外，所述光纤穿过外壳、输入阵列、输出阵列、波导，所述UV胶分别固定设置在波导和输入阵列、输出阵列之间，所述硅胶分别固定设置在波导和外壳之间、外壳和光纤之间。本发明具有光功率衰耗小、工作稳定、产品质量高的优点。

Description

PLC分路器及其封装方法

技术领域

本发明涉及一种PLC分路器及其封装方法，属于光通信领域。

背景技术

因为在三网合一传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长信号，因些各大运营商在采购分路器过程中，均采用PLC分路器。而现有的PLC分路器，光功率很大一部分衰耗在PLC分路器上，由于PLC分路器是一个耦合后的裸器件，损耗值很大。按照现行的设计标准一般都要求整个网络使用寿命大于20年，这就要求PLC分路器在恶劣环境下能长期使用，要有相当高的可靠性，传统的按照FBT分路器的封装工艺，直接搬过来封装PLC分路器，看起来似乎没多大的问题，短时间内没有明显的差异。但是在器件的强度，可靠性方面确是大相径庭。存在几个致命的缺点，通过Telcordia GR1221的一些试验，会发现PLC分路器不通光，或损耗值变大，或芯片与陈列开裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、光功率衰耗小、工作稳定、产品质量高的PLC分路器。

本发明所要解决的技术问题还是提供一种工艺设计合理、封装方法简单、能实现大规模生产、可靠性高、劳动效率高的PLC分路器的封装方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该PLC分路器，其结构特点是：由输入阵列、输出阵列、波导、外壳、光纤、UV胶、硅胶组成，所述的波导的两端分别设置有输入阵列、输出阵列，所述外壳罩在输入阵列、输出阵列、波导之外，所述光纤穿过外壳、输入阵列、输出阵列、波导，所述UV胶分别固定设置在波导和输入阵列、输出阵列之间，所述硅胶分别固定设置在波导和外壳之间、外壳和光纤之间。由于在整个封装过程中，使用了较好的材料预处理，减少了应力集中，使器件不易开裂或拆断，严格的材料清洗、UV胶点胶温湿度控制，以及胶层厚度控制，使UV胶性能达到最佳。最后将UV照射完的芯片与阵列在外面安装外壳，在外壳保护后产生的附加损耗极低，使耦合后的裸器件在加钢管后，损耗值基本没有变化。胶的使用，在外界环境变化的情况下，固定用的胶收缩或者膨涨，产生应力，但由于是这个力是直接加在光纤上的，通过光纤再传到陈列与芯片的结合部，因为光纤会微弯，传过去的力就会变很小，这个力远远小于结合胶的粘结力，从而使插入损耗值基本不发生变化。

作为优选，本发明所述的外壳的材料为钢质材料。钢质材料强度高、成本低、易加工、适合长期使用。

作为优选，本发明所述的硅胶分为上波导胶、输入阵列胶、下波导胶、输出阵列胶，所述上波导胶和下波导胶分别设置在波导中间位置的上方和下方，所述输入阵列胶和输出阵列胶设置在输入阵列和输出阵列两边的光纤与外壳之间。

作为优选，本发明所述的胶邵氏硬度在15-30。邵氏硬度不要大于35就行，太硬产生的力会产生很大的应力，当然太小也不行，如果硬度过小，胶水太软，裸单元与外壳就没办法保持住。

硅胶寿命长，耐老化。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还是一种PLC分路器的封装方法，其封装步骤为：

a、使用氢氟酸清洗波导、输入阵列、输出阵列的表面；

b、使用20～100kHZ的低频超声波用异丙醇或丙酮去除清洗波导、输入阵列、输出阵列的油膜；

c、使用20～100kHZ的低频超声波用乙醇去除清洗波导、输入阵列、输出阵列的尘埃；

d、将清洗波导、输入阵列、输出阵列置于0.3ppm的臭氧环境下，用50mw/cm2的紫外线照射1小时；

e、将波导、输入阵列、输出阵列置于精密六维对准仪上，进行精密对准后，用UV胶进行粘结固化；

f、将输入阵列、波导、输出阵列依次安装在光纤的外，用外壳罩在输入阵列、波导、输出阵列之外，用硅胶将输入阵列和输出阵列外侧的光纤与外壳固定，用硅胶将波导与外壳固定，完成封装。

作为优选，本发明所述的步骤e中，用硅胶将波导与外壳固定，硅胶设置在波导中部的上端和下端。

作为优选，本发明所述的步骤e中，点胶的环境温度控制在18－28℃，相对湿度控制在40－75%。

作为优选，本发明所述的步骤f中，点胶后，用力挤压物件，把气泡排干净。

作为优选，本发明所述的步骤f中，所述UV胶胶膜厚度0.2微米。

作为优选，本发明所述的步骤a中，氢氟酸的浓度为1%。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：由于在外面安装了外壳，在外壳保护后产生的附加损耗极低，使耦合后的裸器件在加钢管后，损耗值基本没有变化。胶的使用，在外界环境变化的情况下，固定用的胶收缩或者膨涨，产生应力，但由于是这个力是直接加在光纤上的，通过光纤再传到陈列与芯片的结合部，因为光纤会微弯，传过去的力就会变很小，这个力远远小于结合胶的粘结力，从而使插入损耗值基本不发生变化。

使用一定浓度的酸（主要成分为 HF 酸）溶液清洗，可以很大程度的提高玻璃件的表面能，可以从根本上解决光纤器件中玻璃件在高应力或者温度冲击等条件下玻璃件裂的问题。原理是：通过 HF 酸侵蚀驱除表面微裂纹层，或者在原有裂纹深度不变的情况下，通过酸蚀，使微裂纹曲率半径增加，裂纹尖端变钝，减小应力集中，从而增加表面强度。经过酸洗，玻璃管，玻璃棒的平均强度可由 170Mpa 迅速提高到 1100Mpa 左右。

超声波可以对洗涤溶液起搅拌作用；还有振松与玻璃表面都附的污染物的物理作用；也有加速洗涤液乳化，促进油污与尘埃粒子分散并失去对玻璃的附着力，易于从玻璃表面上剥落下来的物理化学作用；另外超声波还有在玻璃表面与洗涤液界面引起的空化作用，超声波以正压和负压重复交替变化的方式向前传播，负压时在媒体溶液中造成微小的真空洞穴，而形成气泡，在正压阶段气泡被绝热压缩，最后被压破，由微小的内向爆裂气泡所产生的瞬时高压和强震，能使油膜与尘埃粒子脱离玻璃表面，强化了清洁过程。使用20～100kHZ的低频超声波用异丙醇或丙酮去除油膜，然后再用同样的机器使用乙醇去除尘埃。

清洁后再使用紫外炉加臭氧照射进一步的清洁。玻璃表面上的污染物受到紫外线激发而易于离解，臭氧的存在，使受激污垢离解产生的自由基与高活性的原子态氧作用，形成较简单的易挥发的分子，紫外线照射玻璃表面，黏附的有机化学键就受到破坏，起到分解作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

标号说明：输入阵列1、输出阵列2、波导3、外壳4、光纤5、上波导胶6、输入阵列胶7、下波导胶8、输出阵列胶9。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：如图1所示，本实施例由输入阵列1、输出阵列2、波导3、外壳4、光纤5、上波导胶6、输入阵列胶7、下波导胶8、输出阵列胶9组成。

输入阵列1和输出阵列2分别设置在波导3的两侧，钢质的外壳4罩在输入阵列1、输出阵列2、波导3的外面，波导3的上下两面的中间位置分别通过上波导胶6、下波导胶8与外壳4相连，光纤5穿过输入阵列1、输出阵列2、波导3、外壳4，在外壳4中，输入阵列1、输出阵列2旁边的光纤5分别通过输入阵列胶7、输出阵列胶9与外壳4相连。输入阵列1、输出阵列2、波导3通过UV胶相连，由于UV胶太薄，没有在图中表示。

该工艺方法是三点加胶，即在输入阵列1、输出阵列2的旁边的光纤5上及波导3上中间加胶就可以，可以选用普通的硅胶（硅胶寿命长，耐老化），邵氏硬度不要大于35就行，太硬产生的力会产生很大的应力，当然太小也不行，如果硬度过小，胶水太软，裸单元与外壳4就没办法保持住，从而外壳4失去保护意义，我们认为这个胶的邵氏硬度在15-30之间是一个较好的选择。胶是加在光纤5上和波导3中间，输入阵列1、输出阵列2与结合部是没有胶的，在外界环境变化的情况下，固定用的胶收缩或者膨涨，产生应力，但由于是这个力是直接加在光纤5上的，通过光纤5再传到输入阵列1、输出阵列2的结合部，因为光纤5会微弯，传过去的力就会变很小，这个力远远小于结合胶的粘结力，从而使插入损耗值基本不发生变化。

本发明所设计的一种PLC分路器封装方法，包括以下步骤：

1、材料表面性能改善

光学玻璃的本征强度很高，可达 10至14GPa,但实际使用的光学玻璃强度在 140 MPa 之下，比本征强度小几个数量级，而实际强度中，抗拉强度只有抗压强度的 1/8至1/10，这是由于实际玻璃中存在很多微观和宏观缺陷，特别材料表面的微裂纹，使玻璃的实际强度大为降低。同时光学玻璃表面与大气中水分的反应也影响到玻璃的力学性能，玻璃的疲劳和表面水分的存在有密切的关系。

使用1%的酸（主要成分为 HF 酸）溶液清洗，可以很大程度的提高玻璃件的表面能，可以从根本上解决光纤器件中玻璃件在高应力或者温度冲击等条件下玻璃件裂的问题。原理是：通过 HF 酸侵蚀驱除表面微裂纹层，或者在原有裂纹深度不变的情况下，通过酸蚀，使微裂纹曲率半径增加，裂纹尖端变钝，减小应力集中，从而增加表面强度。经过酸洗，玻璃管，玻璃棒的平均强度可由 170Mpa 迅速提高到 1100Mpa 左右。

2. 表面清洁

玻璃表面的有机物能对 UV 胶的粘接强度产生致命的影响，玻璃表面的污染，油膜和尘埃是同时存在的，采取的步骤是先除油膜，然后再去尘埃的顺序。

清洁后再使用紫外炉加臭氧照射进一步的清洁，具体为，在0.3ppm的臭氧环境下，用50mw/cm2的紫外线照射1小时。玻璃表面上的污染物受到紫外线激发而易于离解，臭氧的存在，使受激污垢离解产生的自由基与高活性的原子态氧作用，形成较简单的易挥发的分子，紫外线照射玻璃表面，黏附的有机化学键就受到破坏，起到分解作用。

UV胶使用；

可见光也能使胶水缓慢固化，因此UV要放置在避光的地方；吸潮后胶水性能会有所下降，因此必须把胶水放置能抽湿的容量中，当温度高于80度时，可能引发化学反应，胶水要放置在常温下。

点胶前，必须确保器件经过上一条中所述的清洗和照射，在潮湿的梅雨季节和冬季，空气中的水汽容易在冰冷的玻璃上形成肉眼难以发现的水雾，所以必须确保车间的温度控制在18－28℃，相对湿度控制在40－75%，点胶后，用力挤压物件，把气泡排干净。胶膜厚度0.2微米左右。

加壳保护

如采用保护外壳与裸器件填满连接，通过一系列环境温度的变化，势必会造成胶水的热胀冷缩，产生一些应力，当这些应力大于UV胶的粘结力或反复应力超过了UV胶的疲劳极限，势必会造成不通光或损耗值变大，采用三点加胶，即在输入陈列、输出陈列的纤上及波导上中间加胶就可以，可以选用普通的硅胶（硅胶寿命长，耐老化），邵氏硬度不要大于35就行，太硬产生的力会产生很大的应力，当然太小也不行，如果硬度过小，胶水太软，裸单元与外壳就没办法保持住，胶是加在光纤上和芯片中间，陈列端头与结合部是没有胶的，在外界环境变化的情况下，固定用的胶收缩或者膨涨，产生应力，但由于是这个力是直接加在光纤上的，通过光纤再传到陈列与芯片的结合部，因为光纤会微弯，传过去的力就会变很小，这个力远远小于结合胶的粘结力，从而提高器件的可靠性。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种PLC分路器的封装方法，其封装步骤为：

a、使用氢氟酸清洗波导、输入阵列、输出阵列的表面；

b、使用20～100kHZ的低频超声波用异丙醇或丙酮去除步骤a中清洗后的波导、输入阵列、输出阵列的油膜；

c、使用20～100kHZ的低频超声波用乙醇去除步骤b中清洗后的波导、输入阵列、输出阵列的尘埃；

d、将步骤c中清洗后的波导、输入阵列、输出阵列置于0.3ppm的臭氧环境下，用50mw/cm2的紫外线照射1小时；

f、将输入阵列、波导、输出阵列依次安装在光纤外，用外壳罩在输入阵列、波导、输出阵列之外，用硅胶将输入阵列和输出阵列外侧的光纤与外壳固定，用硅胶将波导与外壳固定，完成封装。

2.根据权利要求1所述的PLC分路器的封装方法，其特征是：所述的步骤e中，点胶的环境温度控制在18－28℃，相对湿度控制在40－75%。

3.根据权利要求1所述的PLC分路器的封装方法，其特征是：所述的步骤f中，点胶后，用力挤压物件，把气泡排干净。

4.根据权利要求1所述的PLC分路器的封装方法，其特征是：所述的步骤f中，所述UV胶胶膜厚度0.2微米。

5.根据权利要求1所述的PLC分路器的封装方法，其特征是：所述的步骤a中，氢氟酸的浓度为1%。