CN102645712B

CN102645712B - 柔性扁平光缆

Info

Publication number: CN102645712B
Application number: CN201210034126.1A
Authority: CN
Inventors: 柳主铉; 平野光树; 蛭田昭浩; 大久保千寻
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: US20120207438A1; CN102645712A; JP2012168442A; US8934746B2; JP5522076B2

Abstract

本发明的课题是提供防止弯折时光纤的损伤并具有高可靠性的柔性扁平光缆。作为解决本课题的方法是，提供一种柔性扁平光缆(32)，其具备：2片具有挠性的基片(72)；配置在基片(72)之间，分别至少包含光纤(61)的1根以上的光纤芯线(60)；和设置在基片(72)之间，用于使基片(72)彼此粘接的粘接层(74)。在基片(72)的厚度方向上与光纤芯线(60)的至少一部分邻接的基片(72)或粘接层(74)的表面，设置有容许光纤芯线(60)的一部分在与光纤芯线(60)的轴线方向相交的方向上发生位移的非粘接区域。

Description

柔性扁平光缆

技术领域

本发明涉及柔性扁平光缆。

背景技术

柔性扁平光缆(以下，也称为FFOC(FlexibleFlatOpticalCable))近年来在各种电子设备内作为配线使用。

作为FFOC，例如，对于专利文献1公开的柔性导体而言，柔性印刷基板的绝缘支持部中埋设有光纤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-228528号公报

发明内容

发明所要解决的课题

对FFOC要求能够以弯折的状态配置在电子设备内。然而，对于专利文献1公开的柔性导体而言，存在弯折时弯折部处的光纤的弯曲半径小，光纤损伤这样的问题。

本发明是鉴于上述事实而提出的，其目的在于，提供防止弯折时光纤的损伤并具有高可靠性的柔性扁平光缆。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种柔性扁平光缆，其具备：2片具有挠性的基片；配置在上述基片之间，分别至少包含光纤的1根以上的光纤芯线；设置在上述基片之间，用于将上述基片彼此粘接的粘接层；在上述基片的厚度方向上与上述光纤芯线的至少一部分邻接的上述基片或上述粘接层的表面，设置有容许上述光纤芯线的一部分在与上述光纤芯线的轴线方向相交的方向上位移的非粘接区域。

发明的效果

提供防止弯折时光纤的损伤并具有高可靠性的柔性扁平光缆。

附图说明

图1是概略地显示具备第1实施方式的FFOC的笔记本个人电脑的外观的立体图。

图2是将图1的笔记本个人电脑中使用的液晶面板的背面与主基板、副基板和光活性扁平电缆(光アクテイブフラツトケ一ブル)一起显示的概略平面图。

图3中(a)是概略地显示图2中的光活性扁平电缆的平面图，(b)是概略地显示图2中的光活性扁平电缆的侧视图。

图4是将图3(a)、(b)中的光电转换模块的剖面与FFOC的一部分一起概略地显示的剖面图。

图5是除去了一方的基片的一部分的状态的FFOC的概略平面图。

图6是沿着图5中的VI-VI线的FFOC的概略剖面图。

图7是用于说明FFOC的制造方法的图，(a)是显示在基片上粘贴粘接带的工序的图，(b)是显示用基片夹住光纤芯线和导线的工序的图。

图8是用于说明FFOC中的光纤芯线的弯折部的弯曲半径的平面图。

图9是第2实施方式的FFOC的概略剖面图。

图10是用于说明图9的FFOC的制造方法的图，(a)是显示在基片上粘贴非粘接带的工序的图，(b)是显示用基片夹住光纤芯线和导线的工序的图。

图11是第3实施方式的FFOC的概略剖面图。

图12是用于说明图11的FFOC的制造方法的图，(a)是显示在基片上粘贴非粘接带的工序的图，(b)是显示用基片夹住光纤芯线和导线的工序的图。

图13是第4实施方式的FFOC的概略剖面图。

图14是用于说明图13的FFOC的制造方法的图，是显示用基片夹住光纤芯线和导线的工序的图。

图15是第5实施方式的FFOC的概略剖面图。

图16是用于说明图15的FFOC的制造方法的图，(a)是显示在基片上形成槽的工序的图，(b)是显示用基片夹住光纤芯线和导线的工序的图。

图17是用于说明图15的FFOC中的光纤芯线的弯折部的弯曲半径的图。

图18是显示除去了一方的基片的一部分的状态的第6实施方式的FFOC的概略平面图。

图19是显示除去了一方的基片的一部分的状态的第7实施方式的FFOC的概略平面图。

图20是显示除去了一方的基片的一部分的状态的第8实施方式的FFOC的概略平面图。

符号说明

30光活性扁平电缆；32柔性扁平光缆；34光电转换模块34；60光纤芯线；61光纤；62被覆；63芯；64包层；70导线；72基片；74粘接带(粘接层)；78粘接层；84非粘接带；88松管；92槽。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

以下，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是概略地显示笔记本个人电脑(笔记本型个人电脑)10的外观的立体图。笔记本个人电脑10为例如折叠型，第1壳体11和第2壳体12介由转轴(hinge)连接。在第1壳体11处设置有液晶面板13，在第2壳体12处设置有键盘14、触摸板(mousepad)15和点选按钮16，使用者能够从液晶面板13所显示的图像得到信息。

图2是概略地显示被第1壳体11覆盖的液晶面板13的背面的平面图。在液晶面板13的背面固定有主基板18。

虽然未图示，但是在主基板18处安装有构成液晶面板13的控制电路的电气部件。虽然未图示，但是在第2壳体12内安装有运算处理电路和图像处理电路等，液晶面板13的控制电路从图像处理电路接收图像数据。

在液晶面板13的外缘固定有副基板20、21，虽然未图示，但是在副基板20、21处安装有构成液晶面板13的驱动电路的电气部件。驱动电路从控制电路接收图像数据，基于图像数据，在液晶面板13显示图像。

为了传送图像数据，在主基板18处设置有连接器22，在副基板20、21处设置有连接器24，连接器22、24与光活性扁平电缆30、30的两端连接。

〔光活性扁平电缆〕

图3(a)是光活性扁平电缆(OAFC)30的概略平面图，图3(b)是OAFC30的概略侧视图。

OAFC30包含本发明的第1实施方式的柔性扁平光缆(FFOC)32、固定连接于FFOC32的两端的光电转换模块34、34。

〔光电转换模块〕

光电转换模块34具备FPC(柔性印刷电路)基板36，FPC基板36包含例如聚酰亚胺制的具有挠性和透光性的膜38、设置于膜38上的由例如铜等金属制成的导体图案40。关于导体图案40，在膜38的端部包含与连接器22、24连接的电极端子42。

在FPC基板36的一方的面(安装面)，例如倒装地安装有光电转换元件44和IC(集成电路)芯片46。

更具体而言，对于与主基板18的连接器22连接的光电转换模块34而言，光电转换元件44是LD(激光二极管)等发光元件，IC芯片46构成用于驱动光电转换元件44的驱动电路。即，与主基板18的连接器22连接的光电转换模块34是发送器。

此外，对于与副基板20、21的连接器24连接的光电转换模块34而言，光电转换元件44是PD(光电二极管)等受光元件，IC芯片46构成用于放大受光元件输出的电信号的放大电路。即，与副基板20、21的连接器24连接的光电转换模块34是接收器。

另外，在本实施方式中，光电转换元件44分别是包含多个光电转换单元(要素)的阵列元件。而且，在各光电转换模块34处与光电转换元件44所含的光电转换单元数目对应地安装有4个IC芯片46。

光电转换元件44是面发光型或面受光型，出射部或入射部以与安装面对置的方式配置。虽然未图示，但是在光电转换元件44和IC芯片46与FPC基板36之间设置有具有透光性的由树脂制成的填充部件(底部填充)。

此外，虽然未图示，但是光电转换元件44和IC芯片46被由树脂制成的模制部件覆盖。填充部件和模制部件确保IC芯片46和光电转换元件44与FPC基板36之间的连接强度，同时保护IC芯片46和光电转换元件44。

图4是显示FFOC32的一部分以及光电转换模块34的概略的剖面的图。

光电转换模块34具有在与FPC基板36的安装面相反侧的面(背面)一体地设置的聚合物光波导部件50。聚合物光波导部件50覆盖FPC基板36的背面的大致整个区域。

更具体而言，聚合物光波导部件50包含下包层52、芯54和上包层56。下包层52叠层在FPC基板36上，从光的传送方向观察，剖面形状为四边形的芯54在下包层52上延伸。

芯54的数目与光电转换元件44所含的光电转换单元的数目对应地为4根，上包层56以与下包层52协作地包围芯54的方式叠层在下包层52和芯54上。

作为下包层52、芯54和上包层56的材料，没有特别的限定，例如，可以使用丙烯酸系树脂、环氧系树脂和聚酰亚胺系树脂等。

在FFOC32侧的聚合物光波导部件50的端部形成有与芯54相连的保持槽。保持槽为例如横剖面为四边形状的U槽。

这里，FFOC32包含多个光纤芯线60。光纤芯线60包含光纤61和覆盖光纤61的外周面的被覆62。光纤61包含芯63和覆盖芯63的外周面的包层64，被覆62由例如紫外线固化树脂制成。

本实施方式中，例如，光纤芯线60的外径为100μm，光纤61的外径为80μm。另外，光纤芯线60和光纤61的外径不限于此，也可以分别为250μm和125μm。

在FFOC32的两端部，剥掉了被覆62的状态的光纤61的端部突出。而且，光纤61的端部使用例如粘接剂固定于保持槽内。

从折射率分布容易调整、耐弯曲强这样的观点考虑，光纤61优选为树脂制。光纤61的芯63的端面与聚合物光波导部件50的芯54的端面抵接，由此芯63与芯54光学耦合。

此外，在聚合物光波导部件50处以与芯54正交的方式形成有V槽，在V槽的壁面形成有由例如Au等金属制成的蒸镀膜。蒸镀膜构成镜66，镜66构成将光电转换元件44与光纤61的前端面穿过FPC基板36而光学耦合的光学单元。

使用粘接剂在与FPC基板36相反侧的聚合物光波导部件50的表面粘接例如玻璃制的板形状的增强部件68。增强部件68至少覆盖保持槽，牢固地保持光纤61的端部。

〔柔性扁平光缆(FFOC)〕

图5是FFOC32的概略平面图。

FFOC32具有例如4根光纤芯线60、例如8根由铜制成的导线70、以及夹住光纤芯线60和导线70的基片72、72。另外，图5中除去了一方的基片72的一部分。

光纤芯线60和导线70沿基片72的长度方向延伸，光纤芯线60和导线70在基片72的宽度方向上相互分开。另外，本实施方式中，在光纤芯线60的两侧配置导线70。

在光纤芯线60的两端，剥去被覆62而露出光纤61的端部。而且，光纤61的端部与导线70的端部都从基片72的两端突出。

光纤61的两端部与光电转换模块34的芯54光学耦合，导线70的两端部与光电转换模块34的导体图案40电气结合。具体而言，导线70的两端部与FPC基板36的背面连接，并且穿过设置于FPC基板36的通孔导体与导体图案40连接。

因此，FFOC32是光电复合型，供于光电转换模块34之间的电信号或电力、和光信号的传送。

图6是沿着图5中的VI-VI线的FFOC32的概略横剖面图。另外，图6中省略了光纤芯线60的影线。

基片72由例如选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺和聚碳酸酯中的一种材料制成，具有挠性。

基片72本身不具有粘接力或粘着性。因此，在导线70侧的基片72的表面(内面)粘贴具有粘接力的粘接带74。

粘接带74是两面带，例如在由选自聚酯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种材料制成的基材的两面具备由选自丙烯酸系、氨基甲酸酯和环氧中的一种材料制成的粘接剂层。

粘接带74在基片72的内面上形成粘接层。其中，粘接带74粘贴于与导线70对置的基片72的全部区域和与光纤芯线60对置的基片72的区域的端部。即，在基片72的内面的中央存在未粘贴粘接带74的区域(非粘接区域)，光纤芯线60的中间部分与基片72的非粘接区域相接。

上述的FFOC32例如如下地制造。

首先，如图7(a)所示，在基片72上粘贴规定形状的粘接带74。然后，如图7(b)所示，用带有粘接带74的基片72夹住规定长度的光纤芯线60和导线70，得到了FFOC32。

另外，可以在作为基片72的原材料的网片(websheet)上贴附粘接带74，然后用网片夹住光纤芯线60和导线70，最后切断网片，来制造FFOC32。

根据上述的第1实施方式的FFOC32，如图2所示，即使以90度弯折时，也可防止光纤61的损伤。理由如下。

光纤芯线60的弯折部分(弯折部)60a与基片72的非粘接区域相接，非粘接区域容许在基片72的宽度方向上光纤芯线60的弯折部发生位移。

因此，如图8的圆内放大所示，光纤芯线60的弯折部60a以某种程度大小的弯曲半径弯曲。通过该弯曲半径的大小，可防止应力集中于光纤芯线60的一处，并可防止在光纤芯线60的弯折部60a处的光纤61的损伤。

另外，图8中省略了导线70。

此外，根据上述的第1实施方式的FFOC32，通过粘贴粘接带74来形成粘接层，同时形成非粘接区域，因此制造容易。

〔第2实施方式〕

以下，对第2实施方式的FFOC76进行说明。另外，在以下实施方式中，对于与先前的实施方式相同的构成，附上相同符号而省略说明。

图9是与图6对应的FFOC76的概略剖面图。关于FFOC76，在基片72的内面整个区域一体地形成有粘接层78。粘接层78由例如选自丙烯酸系、氨基甲酸酯和环氧中的一种材料制成。

而且，在与基片72相反侧的粘接层78的表面粘贴有非粘接带80。非粘接带80具有对于覆盖多个光纤芯线60的中间部分而言充分的长度和宽度。

非粘接带80由例如选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯和聚丙烯中的一种材料制成，不具有粘接性。因此，关于FFOC76，非粘接带80在粘接层78的表面上形成非粘接区域。

FFOC76使用例如以下制造方法来制造。

首先，如图10(a)所示，在具有粘接层78的基片72的表面粘贴非粘接带80。然后，如图10(b)所示，用基片72夹住光纤芯线60和导线70，得到了FFOC76。

在上述的第2实施方式的FFOC76中，非粘接区域容许在基片72的宽度方向上光纤芯线60的弯折部60a发生位移。作为其结果，可抑制在光纤芯线60的弯折部60a处的光纤61的损伤。

此外，根据上述的第2实施方式的FFOC76，通过粘贴非粘接带80来形成非粘接区域，因此制造容易。

〔第3实施方式〕

以下，对第3实施方式的FFOC82进行说明。

关于FFOC82，如图11所示，每个光纤芯线60都设置有非粘接带84，在这方面与FFOC76不同。

在制造FFOC82时，如图12(a)、(b)所示，只要将多个非粘接带84粘贴于粘接层78即可。

在上述的第3实施方式的FFOC82中，非粘接区域容许在基片72的宽度方向上光纤芯线60的弯折部60a发生位移。作为其结果，可抑制在光纤芯线60的弯折部60a处的光纤61的损伤。

〔第4实施方式〕

以下，对第4实施方式的FFOC86进行说明。

关于FFOC86，如图13所示，代替粘贴非粘接带80、84，光纤芯线60的一部分被松管(loosetube)88覆盖。松管88例如由氟系树脂制成，不具有粘接性。更具体而言，松管88由选自PTFE(聚四氟乙烯)和PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)中的一种材料制成。此外，松管88的内径与光纤芯线60的直径相比充分大。因此，关于FFOC86，松管88在粘接层78的表面上形成非粘接区域。

在制造FFOC86时，如图14所示，只要插通了光纤芯线60的松管88与导线70一起被基片72夹住即可。

在上述的第4实施方式的FFOC86中，松管88形成非粘接区域，非粘接区域容许在基片72的宽度方向上光纤芯线60的弯折部60a发生位移。作为其该结果，可抑制在光纤芯线60的弯折部60a处的光纤61的损伤。

此外，关于FFOC86，由于通过松管88而形成非粘接区域，因此制造容易。

另外，如图13和图14所示，光纤芯线60的数目不限于4根，没有特别地限定。

〔第5实施方式〕

以下，对第5实施方式的FFOC90进行说明。

关于FFOC90，如图15所示，代替非粘接带80、84，在粘接层78处形成有槽92。槽92达到基片72，槽92的底面由基片72形成。

在制造FFOC90时，如图16(a)所示，只要在粘接层78处形成槽92，然后如图16(b)所示，用基片72夹住光纤芯线60和导线70即可。

上述的第5实施方式的FFOC90中，槽92形成非粘接区域，非粘接区域容许在基片72的宽度方向上光纤芯线60的弯折部60a发生位移。作为其结果，可抑制在光纤芯线60的弯折部60a处的光纤61的损伤。

这里，图17是用于说明FFOC90中的弯折部60a的弯曲半径R的大小的图。

将槽92的宽度即非粘接区域的宽度设为B，将光纤芯线60的直径(外径)设为A，将C设为常数时，弯曲半径R由以下式(1)、(2)表示。

[数1]

R＝C+B-A…(1)

R = \sqrt{2} C + \frac{\sqrt{2}}{2} B - A \cdot \cdot \cdot (2)

由式(1)、(2)可知，如果消去C，则弯曲半径R变成非粘接区域的宽度B与光纤芯线60的直径A的函数。

作为一例，在光纤芯线60的直径A为100μm，光纤61的材质为玻璃，断裂概率为10年以上的情况下，优选弯曲半径R为4mm以上。该情况下，关于宽度B，作为一例，设定为4mm。

另外，不限于上述例子，根据光纤芯线60的直径A、光纤61的材质和所要求的断裂概率来确定必要的弯曲半径R，因此只要以满足该条件的方式设定宽度B即可。

另外，在将上述式(1)、(2)应用于第1实施方式的FFOC32和第2实施方式的FFOC76的情况下，光纤芯线60的间距(中心间距离)相当于非粘接区域的宽度B。在应用于第3实施方式的FFOC82的情况下，非粘接带84的宽度相当于非粘接区域的宽度B。而且，在应用于第4实施方式的FFOC90的情况下，压缩后的状态的松管88的宽度相当于非粘接区域的宽度B。

〔第6实施方式〕

以下，对第6实施方式的FFOC94进行说明。

如图18所示，在基片72的内面的两端部，在与光纤芯线60相接的区域也可不设置粘接带74。但是，为了抑制光纤芯线60的端部的抖动(ばたつき)，优选如第1实施方式的FFOC32那样，在基片72的两端部，在与光纤芯线60相接的区域也设置粘接带74。

〔第7实施方式〕

以下，对第7实施方式的FFOC96进行说明。

如图19所示，在基片72的内面，可以在与光纤芯线60相接的区域分成多处设置粘接带74。该情况下，可抑制不必要的光纤芯线60的位移。

〔第8实施方式〕

以下，对第8实施方式的FFOC98进行说明。

如图20所示，以使光纤芯线60的中间部分发生波动的方式进行配置，与基片72的长度相比，可以使被基片72夹住的光纤芯线60的部分的长度变长。

该情况下，由于光纤芯线60具有多余的长度，因此光纤芯线60的弯折部60a容易位移。特别是，关于FFOC98，作为例如多余长度处理，以180度弯折时，即以折叠成2部分的方式弯折时，也可在弯折部60a处确保适当大小的弯曲半径R，抑制在弯折部60a处光纤61的损伤。

本发明不限于上述的第1～第8实施方式，也包括使第1～第8实施方式适当组合的形态、对第1～第8实施方式进行了进一步变更的形态。

例如，上述的第1～第8实施方式的FFOC32、76、82、86、90、94、96、98(以下，称为FFOC32等)，根据用途，也可以不包含导线70。然而，导线70具有保持弯折后的形状的功能，因此不包含导线70的FFOC优选包含由金属、纸等制成的形状保持部件。形状保持部件可以是线状也可以是带状。

关于包含形状保持部件的FFOC，一旦弯折，则会通过形状保持部件来维持弯折后的姿势。因此，可防止被反复弯折、不小心弯折的情况，降低光纤61损伤的可能性。

在上述的第1～第8实施方式的FFOC32等中，非粘接区域只要容许光纤芯线60的位移，也可以具有一定程度的粘接力。如果非粘接区域具有一定程度的粘接力，则可抑制光纤芯线60的抖动，提高操作性。

在上述的第1～第8实施方式的FFOC32等中，使用了具有被覆62的光纤芯线60，但是光纤芯线可以不具有被覆62。即，光纤芯线可以是光纤本身。

最后，本发明的柔性扁平光缆当然也可以适用于移动电话等信息处理设备、网络设备、数字AV(音频视频)设备和家电制品。

Claims

1.一种柔性扁平光缆，其具备：

2片具有挠性的基片，

配置在所述基片之间，分别至少包含光纤的1根以上的光纤芯线，和

设置在所述基片之间，用于将所述基片彼此粘接的粘接层；

在所述基片的厚度方向上与所述光纤芯线的至少一部分邻接的所述基片或所述粘接层的表面，设置有容许所述光纤芯线的一部分在与所述光纤芯线的轴线方向相交的方向上发生位移的非粘接区域；

所述光纤芯线从所述基片的端部伸出，

位于所述基片的端部彼此之间的所述光纤芯线的部分通过所述粘接层被固定，所述光纤芯线仅在所述基片内发生位移。

2.根据权利要求1所述的柔性扁平光缆，所述非粘接区域由所述基片本身的表面构成。

3.根据权利要求1所述的柔性扁平光缆，所述非粘接区域由粘接于所述粘接层的表面的非粘接性带构成。

4.根据权利要求1所述的柔性扁平光缆，所述非粘接区域由包围所述光纤芯线的一部分的管构成。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的柔性扁平光缆，在所述基片之间进一步具备导线。

6.根据权利要求1～4的任一项所述的柔性扁平光缆，在所述基片之间进一步具备用于保持所述基片的形状的形状保持部件。

7.根据权利要求1～4的任一项所述的柔性扁平光缆，所述光纤由树脂制成。

8.根据权利要求1～4的任一项所述的柔性扁平光缆，所述非粘接区域在所述基片的长度方向上被所述粘接层分成多个区段。

9.根据权利要求1～4的任一项所述的柔性扁平光缆，配置在所述基片之间的所述光纤芯线的部分的长度比所述基片的长度长。