DE60026777T2

DE60026777T2 - Optische Koppelvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60026777T2
Application number: DE60026777T
Authority: DE
Inventors: Xavier Naperville Clairadin; Igor Northbrook Grois; Thomas R. Naperville Marrapode; Maurice X. Westmont Sun
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: TW572213U; SG97964A1; EP1103832A3; EP1103832B1; CN1298111A; CN1231777C; JP3909485B2; JP2001350033A; KR100388763B1; US6445866B1; KR20010070245A; DE60026777D1; EP1103832A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Faserkoppelvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Faseroptische Elemente werden immer häufiger und in stärkerem Maße in elektronischen Systemen genutzt, weil optische Fasern viel größere Mengen an Informationen als elektrische Leiter übertragen können. Bei einer zunehmenden Anzahl von Anwendungen ist sowohl eine optische als auch eine elektrische Verbindung zwischen Schaltungskomponenten erwünscht. Elektrische Energie wird in optische Energie umgewandelt, welche mittels einer optischen Faser oder Fasern zwischen elektronischen Komponenten übertragen wird, beispielsweise gedruckten Verdrahtungs- oder Schaltungsplatinen. Eines der Probleme bei der Nutzung optischer Fasern besteht darin, dass sie extrem klein und schwer zu handhaben sind. Eine typische Faser kann eine acrylbeschichtete Glasfaser mit einem Gesamtaußendurchmesser von 250 Mikrometern darstellen. Diese winzigen Fasern sind zerbrechlich und können abrupten Biegungen oder dergleichen nicht standhalten. Folglich ist man dazu übergegangen, die Fasern an flache, flexible Substrate zu binden, um eine so genannte optische Rückwand auszubilden.
Eine optische Faserkoppelvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der JP-A-10339818 bekannt. Die Vorrichtung wird hergestellt, indem Fasern zwischen Fixierungselementen angeordnet werden, wobei für die Faserfixierung Folien, die durch Thermokompression befestigt werden können, oder Folien mit einem Klebstoff genutzt werden. Danach werden die Fasern auf Länge geschnitten und die Endabschnitte werden an einer vorgegebenen Stelle angeordnet und fixiert. Es ist keine Schichtanordnung offenbart, die lediglich ein Rumpfelement und eine Beschichtung über dem Rumpfelement zum Abdecken der Fasern und der Faserenden, welche sich über den Umfangsrand des Rumpfelements hinaus erstrecken, umfasst.
Die WO-A-99/46621 = EP 1,067,418 A1 zeigt eine optische Verbindungskomponente, die eine Basisschicht mit einer Klebstoffschicht und eine Mehrzahl von optischen Fasern auf dieser, welche sich über den Umfangsrand der Basisschicht hinaus erstrecken, umfasst. Eine Randsperre ist an den Umfangsrändern der Basisschicht und entlang dieser angeordnet, und innenseitig der Randsperre ist eine schützende Kunststoffschicht ausgebildet, welche die optischen Fasern abdeckt. Das Referenzdokument zeigt außerdem eine optische Verbindungsvorrichtung, die keine Basisschicht aufweist, wobei eine optische Schaltungsplatine hergestellt wird, indem eine Ablöseschicht, auf der eine Klebstoffschicht vorgesehen ist, als ein temporäres Substrat genutzt wird, auf welchem die optischen Fasern angeordnet werden, welche mittels einer schützenden Kunststoffschicht abgedeckt werden. Die Ablöseschicht wird dann abgezogen, und eine zweite Kunststoffschutzschicht wird auf die Fasern aufgebracht, um die Schaltungsplatine zu vervollständigen. Die Enden der Fasern werden von diesen Kunststoffschichten nicht abgedeckt.
Die US-A-5,204,925 offenbart eine Vorrichtung zur optischen Verbindung von Schaltungsmodulen und -komponenten, wobei optische Fasern an ein flexibles Substrat gebunden werden, welches Lappen aufweist, die mit Hilfe standardmäßiger V-Nut-Siliziumchip-Verbinder abgeschlossen werden können, zur optischen Verbindung mit den Rändern von Schaltungsmodulen. Der Umfangsrand des flexiblen Substrats ist nicht frei von Vorsprüngen, da er mit Lappen zur Verfügung gestellt wird.
Ein Verstärkungs- und Befestigungsverfahren für den thermisch gespleißten Teil der optischen Fasern ist aus der JP-A-07318741 bekannt. Die jeweiligen Enden der thermisch gespleißten optischen Fasern, ein Paar weiterer optischer Fasern sowie beschichtete optische Fasern erstrecken sich auf einer Befestigungsoberfläche für optische Fasern und sind von einem Klebstoff umschlossen und auf dieser Befestigungsoberfläche angeklebt.
Die vorliegende Erfindung ist auf Verbesserungen bei optischen Faserkoppelvorrichtungen oder -rückwänden ausgerichtet, um die Probleme der Handhabung oder Manipulierung optischer Fasern in Verbindungssystemen anzugehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine neue und verbesserte optische Faserkoppelvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung der verbesserten optischen Koppelvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 8 definiert.
In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein flaches, flexibles Rumpfelement, das an einer Seite durch einen Umfangsrand ohne irgendwelche Vorsprünge begrenzt wird. Eine Mehrzahl von optischen Fasern ist derart auf dem Rumpfelement befestigt, dass deren Enden sich über den Umfangsrand hinaus erstrecken, und die Enden der Mehrzahl von Fasern verlaufen an unterschiedlichen Stellen über den Rand.
Wie vorliegend offenbart wird, werden die optischen Fasern mittels eines druckempfindlichen Klebstoffs auf dem Rumpfelement befestigt. Darüber hinaus wird eine Beschichtung über dem Rumpfelement, dem Klebstoff und den Fasern aufgebracht. Die Beschichtung deckt die sich über den Umfangsrand hinaus erstreckenden Enden der Fasern ab. Die Beschichtung umfasst eine konforme Schicht mit einer Silikonharzbasis. Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung ist ein zweites flaches, flexibles Rumpfelement über der Mehrzahl von optischen Fasern vorgesehen, zusammen mit einer zweiten Mehrzahl von optischen Fasern, die auf dem zweiten Rumpfelement befestigt sind.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Koppelvorrichtung vor, welches die Schritte beinhaltet, ein flaches Ablösesubstrat bereitzustellen und auf dem Ablösesubstrat ein flaches, flexibles Rumpfelement aufzukleben, wobei das Rumpfelement einen Umfangsrand ohne irgendwelche Vorsprünge aufweist. Eine Mehrzahl von optischen Fasern wird auf dem Rumpfelement befestigt, was das Aufbringen einer Beschichtung über dem Rumpfelement und den Fasern und ebenfalls den Enden derselben einschließt, und das Rumpfelement sowie die optischen Fasern werden dann als eine Anordnung von dem Ablösesubstrat abgezogen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neuartig erachtet werden, sind insbesondere in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden, und zwar in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren bezeichnen und in welchen: die
1–4 Draufsichten sind, welche einige der Schritte des Herstellungsverfahrens der erfindungsgemäßen optischen Faserkoppelvorrichtung darstellen;
5 ein fragmentarischer Schnitt durch eine Ausführungsform der Koppelvorrichtung ist;
6 ein Schnitt durch die Enden einer Mehrzahl von Fasern ist, die sich über das Rumpfelement der Vorrichtung hinaus erstrecken, wie er allgemein entlang der Linie 6-6 aus 4 genommen werden kann; und
7 eine der 5 ähnliche Ansicht ist, die aber eine Ausführungsform mit mehreren Rumpfelementen und zugehörigen Fasern zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nehmen wir detaillierter auf die Zeichnungen und zunächst auf die 1 bis 4 Bezug, so wird die generell mit 10 (4) bezeichnete, erfindungsgemäße optische Faserkoppelvorrichtung in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung beschrieben. Dies wird ein klares und präzises Verständnis der Struktur der Koppelvorrichtung 10 ermöglichen, indem die Herstellungsschritte für die Vorrichtung nacheinander durchgegangen werden.
Dies vorausgesetzt, besteht der erste Schritt bei der Herstellung der optischen Faserkoppelvorrichtung 10 darin, ein flaches Ablösesubstrat 12 bereitzustellen, wie es in 1 gezeigt ist. Das Substrat ist mit einem "wenig klebenden" Klebstoff beschichtet, um grundsätzlich eine Ablöseschicht bereitzustellen, auf welcher die Koppelvorrichtung 10 hergestellt werden kann und von welcher die Vorrichtung entfernt werden kann. Das Substrat kann als eine Polyesterschicht ausgebildet sein, welche kostengünstig ist, so dass es nach der Herstellung einer einzigen Vorrichtung 10 weggeworfen werden kann.
Danach wird ein flaches, flexibles Rumpfelement 14 auf das Substrat 12 aufgeklebt, wie in 2 gezeigt ist. Das flache, flexible Rumpfelement stellt eine flexible Polymerschicht, beispielsweise aus Polyimidmaterial, dar. Das Rumpfelement ist allgemein rechteckig, so wie es durch einen Umfangsrand 16 ohne irgendwelche Vorsprünge bestimmt wird. Das Rumpfelement ist mit einem druckempfindlichen Klebstoff, beispielsweise Acrylkleber, beschichtet, der typischerweise auf beschichtetem Ablösepapier aufgebracht ist. Dieser Klebstoff erfordert das Aufbringen eines gewissen Drucks, damit er klebt, und daher ist die Arbeit mit diesem leichter als mit herkömmlichen Klebstoffen.
Eine Mehrzahl von optischen Fasern 18 (3) wird danach auf dem Rumpfelement 14 befestigt, indem auf diesem der druckempfindliche Klebstoff wie vorstehend beschrieben zur Anwendung kommt. Die Enden 18a der optischen Fasern 18 erstrecken sich über den Umfangsrand 16 des Rumpfelements 14 hinaus. Es ist zu sehen, dass sich die Enden der Fasern zu unterschiedlichen Stellen 16a des Randes 16 des Rumpfelements erstrecken.
Der nächste Schritt besteht darin, eine Beschichtung über dem Rumpfelement 14, den Fasern 18 und den Faserenden 18a bei der in 3 gezeigten Konfiguration aufzubringen. Die Beschichtung deckt den druckempfindlichen Klebstoff auf dem Rumpfelement 14 ab und bewirkt eine "bandartige" Verbindung der Faserenden 18a, wie später noch detaillierter beschrieben wird. 5 zeigt einen fragmentarischen Schnitt, welcher die Beschichtung 20 darstellt, die eine optische Faser 18 abdeckt, welche auf dem Rumpfelement 14 aufgeklebt ist, welches seinerseits an dem Substrat 12 haftet. Die Beschichtung stellt eine konforme Beschichtung dar, wie wenn sie beispielsweise eine Silikonharzbasis aufweist. Die Beschichtung hält die Fasern 18 unten, auf der Oberseite des Rumpfelements 14.
Die in 4 gezeigte Koppelvorrichtung 10 wird danach als eine Anordnung von dem Ablösesubstrat 12 entfernt, indem die Anordnung von dem Substrat abgezogen wird, so dass ein fertiges Produkt hergestellt ist, wie es in 4 gezeigt ist.
6 zeigt einen Schnitt durch die Enden 18a einer Mehrzahl der optischen Fasern, die sich über den Umfangsrand 16 des Rumpfelements 14 hinaus erstrecken, wie er entlang der Linie 6-6 in 4 genommen werden könnte. Es ist zu sehen, dass die konforme Beschichtung 20 im Wesentlichen die Faserenden umschließt, welche ursprünglich flach auf der Oberseite des Substrats 12 aufliegen. Die Beschichtung hält die Fasern zusammen und bildet die Faserenden grundsätzlich "bandartig" aus, so dass diese zusammen bleiben und nicht brechen oder durcheinander geraten.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein zweites Rumpfelement 14A über den optischen Fasern 18 aufgebracht wird, welche an dem ersten Rumpfelement 14 angeklebt sind. Das zweite Rumpfelement kann in Bereichen zwischen den und außenseitig der Fasern 18 an dem ersten Rumpfelement angeklebt werden, indem der druckempfindliche Klebstoff auf der Oberseite des ersten Rumpfelements genutzt wird. Das zweite Rumpfelement 14A weist ebenfalls eine Oberseite mit einem darauf vorgesehenen druckempfindlichen Klebstoff auf. Daher kann auf dem zweiten Rumpfelement 14A eine zweite Mehrzahl optischer Fasern 18A befestigt werden, wie es für die Fasern 18 auf dem ersten Rumpfelement 14 beschrieben ist. Wiederum wird eine konforme Beschichtung 20 auf der Oberseite der zweiten Mehrzahl von optischen Fasern und dem zweiten Rupfelement aufgebracht, wie in 7 gezeigt ist. Natürlich sollte verstanden werden, dass weitere Rumpfelemente zur Anwendung kommen können, um die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung weiter "aufzuschichten" oder zu laminieren.
Es versteht sich, dass die Erfindung in anderen speziellen Formen verkörpert sein kann, ohne dass von den zentralen Merkmalen derselben abgewichen wird. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die vorliegend angegebenen Detail beschränkt.

Claims

Optische Faserkoppelvorrichtung (10), umfassend: ein flaches, flexibles Rumpfelement (14), das an einer Seite durch einen Umfangsrand (16) ohne irgendwelche Vorsprünge begrenzt wird; und eine Mehrzahl von optischen Fasern (18), die auf dem Rumpfelement (14) derart befestigt sind, dass ihre Enden (18a) sich über den Umfangsrand (16) hinaus erstrecken, wobei die Enden der Mehrzahl von Fasern den Rand an unterschiedlichen Stellen (16a) queren, gekennzeichnet durch eine Beschichtung (20), welche das Rumpfelement (14) und die auf diesem vorgesehenen Fasern (18) als auch die Enden (18a) der Fasern (18), die sich über den Umfangsrand (16) hinaus erstrecken, abdeckt.
Optische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optischen Fasern (18) mittels eines druckempfindlichen Klebstoffs auf dem Rumpfelement befestigt sind.
Optische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung (20) eine konforme Schicht mit einer Silikonharzbasis umfasst.
Optische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rumpfelement (14) eine flexible Polymerplatte umfasst.
Optische Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Enden (18a) einer Mehrzahl der Fasern (18), die sich über den Umfangsrand (16) hinaus erstrecken, gebündelt sind und von einem Schlauchelement umgeben sind.
Optische Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, welche ein zweites flaches, flexibles Rumpfelement (14A) über der Mehrzahl von optischen Fasern (18) umfasst, sowie eine zweite Mehrzahl von optischen Fasern (18A), die auf dem zweiten Rumpfelement befestigt sind.
Optische Koppelvorrichtung nach Anspruch 8, welche eine Beschichtung (20) über dem zweiten Rumpfelement (14A) und den zweiten Fasern (18A) umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Faserkoppelvorrichtung (10), welches folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines flachen Ablösesubstrats (12); Aufkleben eines flachen, flexiblen Rumpfelements (14) auf das Ablösesubstrat, wobei das Rumpfelement an einer Seite durch einen Umfangsrand (16) ohne irgendwelche Vorsprünge begrenzt wird; Befestigen einer Mehrzahl von optischen Fasern (18) auf dem Rumpfelement in solcher Weise, dass deren Enden (18a) sich über den Umfangsrand (16) hinaus auf das Substrat (12) erstrecken und die Enden einer Mehrzahl von Fasern den Rand an unterschiedlichen Stellen (16a) queren; Aufbringen einer Beschichtung (20) über dem Rumpfelement (14) und den Fasern (18) in solcher Weise, dass auch die Enden (18a) der Fasern (18), die sich über den Umfangsrand (16) hinaus erstrecken, abgedeckt sind; und Abziehen des Rumpfelements (14) und der optischen Fasern (18) als eine Anordnung von dem Ablösesubstrat (12).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Befestigungsschritt umfasst, die optischen Fasern (18) mittels eines druckempfindlichen Klebstoffs an dem Rumpfelement (14) zu befestigen.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Beschichtung (20) als eine konforme Schicht mit einer Silikonharzbasis bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Rumpfelement (14) als eine flexible Polymerplatte bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, welches den Schritt umfasst, ein Schlauchelement um die Enden (18a) einer Mehrzahl der Fasern (18) herum, die sich über den Umfangsrand (16) hinaus erstrecken, aufzubringen.