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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein optisches Verbindungsmittel für Flexfolien
(Englisch: Flexfoil), d.h. flexible Bögen bzw. Sheets mit darin oder
darauf angeordneten optischen Wellenleitern, wobei die Verbindungsmittel
beispielsweise zum Verbinden mit Platinen und mit Rückwandplatinen
gedacht sind.
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Hintergrund
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Weil
die Datenraten von Computern, Telekommunikation usw. ständig anwachsen,
wird optische Kommunikation, die in Breitbandkommunikation über lange
Abstände
seit langer Zeit wohl etabliert ist, auch für Anwendungen innerhalb von
Vermittlungsstellen und Computern usw. für Anwendungen mit kurzen Abständen eingeführt. Für derartige
Anwendungen kann die Anzahl der optischen Zwischenverbindungen wesentlich
werden. Daher besteht eine Notwendigkeit zum Steuern und Handhaben
der Routenplanung von Lichtleitfasern oder allgemein optischen Wellenleitern.
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Eine
praktische Herangehensweise dazu ist es, ein separates optisches
Niveau zu verwenden, um alle optischen Verbindungen in der Form
einer optischen Flexfolie mit internen Lichtleitfasern oder Wellenleitern
unterzubringen. Durch Benutzung von optischen Verbindungselementen
bzw. Konnektoren an den Enden der Fasern/Wellenleiter können Verbindungen
zu elektro-optischen Geräten
und zu externen Geräten,
wie etwa elektrischen Rückwandplatinen,
hergestellt werden.
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Die
Firma AT&T hat
in einigen Patenten, insbesondere im US Patent Nr. 5,204,925 an
Bonnani et al., die Verwendung von Lichtleitfaser-Flexfolien beschrieben,
welche Flexfolien Streifen aufweisen, die sich von dem Hauptkörper der
Flexfolie erstrecken und die in der Lage sind, in einem 90° Winkel in
Bezug auf den Hauptkörper
verbogen zu werden, um eine Verbindung der Rückwandplatine von "Kante zu Kante" zu erzielen, wobei
die Kanten der Hauptkörper
der Platinen und der Hauptkörper
der Flexfolien der Rückwandplatinen
senkrecht zueinander angeordnet sind. Für allgemeine Systeme ist dies
eine ungewöhnliche
Konfiguration im Vergleich zu der gewohnteren, bei der die Platinen
sich senkrecht von der Rückwandplatine
erstrecken. Jedoch konnte in der AT&T Lösung eine solche Lösung möglicherweise
dadurch bewerkstelligt werden, dass die Flexfolie zusammengefaltet
wird.
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Jedoch
weist das AT&T
Konzept dadurch eine schwerwiegende Begrenzung auf, dass es nicht möglich ist,
an mehreren ausgeprägten
Positionen eine Verbindung von einem Rand einer Platine zu der Rückwandplatine
unter Verwendung der offenbarten, einfachen geometrischen Lösung zu
erzielen. Indem sie ferner verlängerte
Streifen aufweisen, die sowohl verdreht als auch verbogen werden
können,
würden derartige
Verbindungen im Prinzip möglich
sein, jedoch würde
die Kantenlänge
der Rückwandplatinenfolie,
von der aus die Streifen sich erstrecken, viel länger sein als die ansonsten
erforderliche Trennung zwischen oder Beabstandung der Platinen,
wobei dieser Effekt in dem Fall, wo mehrere Streifen pro Platine
erforderlich sind, sogar stärker
ausgeprägt ist.
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In
dem ebenfalls an AT&T
zugewiesenen US Patent Nr. 5,259,051 an Burack et al. wird ein Verfahren
zum Herstellen einer optischen Flexfolie offenbart. In der im Zusammenhang
mit 7 beschriebenen Ausführungsform
wird eine Basisfolie verwendet, die sich von dem Hauptkörper der
Folie erstreckende Streifen aufweist. Auf dieser Folie werden eine
oder mehrere Lichtleitfasern geführt
und dann abgeschnitten und darauf kann möglicherweise eine obere Folie aufgebracht
werden. Schließlich
werden die Kanten der Streifen und die Ränder beschnitten.
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Die
deutsche Offenbarung DT-2427150-A1 schlägt eine Anordnung vor mit einem
flexiblen optischen Wellenleiter, die dadurch ausgebildet wird, dass
ein optischer Faserwellenleiter auf oder in einen Filmstreifen angeordnet
wird. An den Eingangs- und Ausgangsenden kann die Anordnung des
flexiblen optischen Wellenleiters so aufgespalten werden, dass Gruppen
von optischen Wellenleitern ausgebildet werden.
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Zusammenfassung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, Verbindungsmittel für optische
Wellenleiter auf Flexfolien bereitzustellen, die eine kompakte Konfiguration
der Flexfolien und ebenso einen flexiblen Entwurf bzw. Layout für die Rückwandplatinen
und Platinen, mit denen die Flexfolien verwendet werden sollen,
ermöglichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Flexfolie bereitzustellen,
die Anordnungen aufweist, um zu ermöglichen, dass Verbindungsstreifen in
einer einfachen Vorrichtung poliert werden.
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Daher
besteht das durch die Erfindung zu lösende Problem darin, eine Flexfolie
herzustellen, die leicht gehandhabt werden kann, die externe Verbindungen
an einer inneren Position der Oberfläche der Flexfolie ermöglicht und
die ermöglicht,
dass ein Polieren eines Wellenleiterendes am Verbindungsstreifen
in einer einfachen Weise ausgeführt
wird.
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In
einer optischen Flexfolie mit optischen Wellenleitern, wie etwa
optischen Fasern, können
die Enden der optischen Fasern an inneren Positionen der Flexfolie
angeordnet sein. Ausschnitte werden um derartige Faserenden herum
ausgebildet, zum Ausbilden von Schlaufen bzw. Streifen, so dass
die Enden der Fasern an den äußeren Rändern der Schlaufen
bzw. Streifen angeordnet sind. Die Schlaufen bzw. Streifen werden
so hergestellt, dass sie aus der Ebene des Hauptkörpers der
Flexfolie gebogen werden können
und so aus dieser Ebene herausragen. Die Streifen werden dann an
im Wesentlichen inneren Positionen der Flexfolie angeordnet, d.h. dass
sich keine Teile der Streifen über
die Kanten der Flexfolie in deren Ebene hinaus erstrecken. Beim
Polieren der Enden der Fasern an den Streifenrändern werden die Streifen umgebogen,
so dass ihre äußeren Bereiche
beispielsweise senkrecht zu der Ebene der Flexfolie angeordnet sind
und dass sie während des
Vorgangs des Polierens starr in dieser Position gehalten werden.
Vor dem Vorgang des Polierens können
die Enden der Streifen mit geeigneten optischen Verbindungselementen
ausgestattet worden sein.
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Auf
diese Weise können
derartige Schlaufen bzw. Streifen, die aus dem Hauptkörper der
Flexfolie ausgeschnitten sind, verwendet werden zum Beispiel sowohl
als ein Mittel zum Verbinden mit elektrooptischen Geräten auf
einer Platine, die unmittelbar an einer der großen Oberflächen des Körpers der Flexfolie angeordnet
ist, und als ein Mittel zum Erzielen einer 90° Ablenkung von einer Flexfolie,
die als eine optische Rückwandplatine
fungiert, die parallel zu einer herkömmlichen elektrischen Rückwandplatine angeordnet
ist und an deren Rückseite
angeordnet ist. Mit dieser Art von Topologie ist es dann möglich, mehrere
optische Verbindungspunkte zwischen der Rückwandplatine und einer Platine
zu erhalten, wobei keine zusätzliche
Kantenlänge
der Flexfolie der Rückwandplatine
erforderlich ist, um eine Vielzahl von Streifen pro Platine zu erzielen.
Indem in der elektrischen Rückwandplatine Öffnungen
hergestellt werden, durch hindurch sich aus der optischen Rückwandplatine
herausgebogenen Streifen erstrecken, ist es dann möglich, am
Platinenrand eine Mischung von elektrischen und optischen Verbindungsstellen zu
erhalten. Durch diese Topologie an den Streifenenden werden ebenfalls
optische Verbindungselemente, beispielsweise vom Mehrfachkanaltyp,
parallel zu der Ebene der Platine orientiert, ohne dass dazu ein
Verdrehen der Streifen erforderlich ist.
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Weil
ein ausgeschnittener Streifen notwendigerweise Oberfläche von
der Flexfolie entfernt, wo andernfalls Wellenleiter angeordnet werden
könnten, ist
es erforderlich, dass die Streifen nicht unnötig lang sind und dass sie
daher mit einem kleinen Radius aus der Hauptebene der Flexfolie
herausgebogen werden können.
Für eine
optische Rückwandplatine ist
dies auch erforderlich, um einen sinnvollen Abstand der mit der
Rückwandplatine
zu verbindenden, bedruckten Platinen zu erzielen. Es ist auch erforderlich,
dass die in der Flexfolie geführten
Fasern mit kleinen Radien in der Routenführung um die für die Streifen
hergestellten Ausschnitte herumgeführt werden können, weil
andernfalls große
Radien in der Routenführung
die Anzahl der Fasern, die in der Flexfolie geführt werden können, noch
weiter verringern werden. Dies kann durch ein geeignetes Herstellungsverfahren
der Flexfolie erzielt werden. Für Flexfolien
mit Lichtleitfasern machen dies eine geeignete Routenführung der
Fasern und Laminierungstechniken möglich, ohne Fragen bezüglich der
Zuverlässigkeit
aufzuwerfen, siehe auch die gleichzeitig eingereichte Internationale
Patentanmeldung "Applying
an Optical Fiber to a Substrate" ("Aufbringen einer
Lichtleitfaser auf einem Substrat") und "Lamination of Optical Fiber Flexfoils" ("Laminieren von Lichtleitfaser-Flexfolien"). Anstatt dass man
in Flexfolien laminierte Fasern hat, können auch Flexfolien mit gemusterten
Polymerwellenleitern verwendet werden.
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Für die Anwendung
in Platinen sind Streifen, die aus Ausschnitten erhalten werden
und die nicht über
die Ränder
der Flexfolie hinausragen, als solche nicht erforderlich, können jedoch
sowohl für
die Routenführbarkeit
als auch die Herstellbarkeit einen Vorteil erbringen. Der Vorteil
bezüglich
der Herstellung gilt auch für
den Fall von Rückwandplatinen.
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Für die Routenführung bleibt
in dem Fall, wo die Streifen extern sind, d.h. von den Rändern der Flexfolie
hervorragen, mehr nicht gestörte,
der Routenführung
zur Verfügung
stehende Fläche
der Flexfolie zur Verfügung
als im Vergleich zu dem Fall, wo man eine Flexfolie hat, die eine
Vielzahl von streng internen Streifen umfasst, die parallel zu,
auf der großen
Oberfläche
einer herkömmlichen
Schaltkreisplatine montiert sind. Jedoch kann die gesamte, für die Routenführung verfügbare Fläche in dem
ersten Fall signifikant kleiner sein, weil externe Streifen per
Definition implizieren, dass die normalerweise rechteckförmige Flexfolie
kleiner zu sein hat als die elektrische Platine, jedoch kann die
Flexfolie für
Streifen mit beliebigen Positionen die selbe Größe wie die Platine aufweisen.
Auch ermöglichen
es die beliebigen Positionen der Streifen, dass entsprechende optische Verbindungsstücke auf
der Platine mit weniger Beschränkungen
angeordnet werden können,
weil sie nicht an den Platinenrändern
angeordnet zu werden brauchen. Die Wichtigkeit hiervon kann jedoch
auf bestimmte Fälle
beschränkt
sein.
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Damit
interne Streifen in Flexfolien für
Fasern praktisch anwendbar sind, ist ein nicht kontinuierliches
Faserentwurfsschema – in
dem zitierten AT&T
Patent wird ein kontinuierlicher Aufbringungsvorgang beschrieben –, das jedoch
die Faser abschneiden kann und an mehreren Positionen erneut starten
kann, von definitivem Vorteil, weil sonst eine Vielzahl von redundanten,
losen Fasersträngen
auf der Flexfolie aufgebracht wären.
Unter der Voraussetzung, dass der Laminierungsvorgang der Flexfolie keine
großen
Verluste mit sich bringt an den Positionen, wo sich die Fasern einander überkreuzen,
könnte
dies jedoch möglicherweise
akzeptabel sein. Eine derartige Vorrichtung, die es nicht erfordert,
dass in dem Faseraufbringungsvorgang eine kontinuierliche Faser
verwendet wird, ist in der zitierten, gleichzeitig eingereichten
Internationalen Patentanmeldung "Aufbringen
einer Lichtleitfaser auf ein Substrat" beschrieben. Für Flexfolien, die Polymerwellenleiter, beispielsweise
vom Dünnfilmtyp,
umfassen, ist dies kein Punkt.
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Zum
Herstellen ist eine Flexfolie mit Streifen, die sich von deren Rändern erstrecken,
keine Aufgabe, die im Hinblick auf, beispielsweise, das Polieren der
Verbindungsteile leicht gehandhabt werden kann. Für einen
derartigen Vorgang kann die Flexfolie leicht in einem einfachen,
rechteckförmigen
Rahmen montiert werden und ein Streifen kann aus der Ebene des Hauptkörpers der
Flexfolie durch ein bewegliches Rückhaltemittel so gebogen werden,
dass sein Endbereich in einem bestimmten Winkel zu der Ebene, beispielsweise
senkrecht, angeordnet ist. Dann werden die Endoberfläche des
Wellenleiters oder der Wellenleiter, die an dem Ende des gebogenen
Streifens enden, poliert und dem gebogenen Streifen wird es ermöglicht,
sich in seine ursprüngliche
Position in der Ebene des Hauptkörpers
der Flexfolie zu entspannen. Allgemein kann vor dem Poliervorgang
am Ende des Streifens ein optisches Verbindungselement, wie etwa
ein MT-Verbindungselement,
befestigt werden.
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung heraus offensichtlich,
oder können
durch Ausführen
der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung
können
realisiert und mittels der Verfahren, Prozesse, Mittel und Kombinationen,
die insbesondere in den beigefügten
Patentansprüchen aufgezeigt
werden, erzielt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Während die
neuartigen Merkmale der Erfindung insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt
sind, kann ein vollständiges
Verständnis
der Erfindung sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des
Inhalts, und des Obigen und andere Merkmale derselben, aus den beigefügten Zeichnungen
gewonnen werden und die Erfindung kann durch eine Betrachtung der
folgenden ausführlichen
Beschreibung von nicht begrenzenden, im folgenden dargestellten
Ausführungsformen
mit Verweis auf die beigefügten
Zeichnungen besser gewertschätzt
werden. Dabei gilt für
die Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht einer Platine mit einer
darauf aufgebrachten optischen Flexfolie,
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2 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht einer elektrischen Rückwandplatine
mit einer dahinter montierten optischen Flexfolie,
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht der Anordnung der 2,
die vor einer Platine auch eine optische Flexfolie aufweist, und
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4 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum
Polieren der Enden von Fasern in einem Verbindungsteil einer Flexfolie.
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Ausführliche
Beschreibung
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In 1 ist
eine Flexfolie 1 veranschaulicht, die optische Wellenleiter
umfasst, in der bevorzugten Ausführungsform
optische Faserstücke 3,
die entlang genau definierter Pfade zwischen zwei miteinander laminierten,
identischen, flexiblen Kunststoff-Bögen bzw. -Sheets definiert,
um eine rechteckförmige, flexible,
zusammengesetzte Struktur auszubilden. Die Flexfolie 1 wird
auf und parallel zu einer bedruckten Leiterplatine 5 angeordnet,
auf einer deren großen
Oberflächen,
die die gleiche rechteckförmige Form
wie die Flexfolie 1 aufweist, jedoch allgemein ein wenig
kleiner ist. In der Flexfolie 1 werden Ausschnitte 7, 9 hergestellt
zum Ausbilden von inneren Streifen 11 und Randstreifen 13,
und die Positionen der Streifen 11 und 13 werden
so gewählt,
dass die Enden der Lichtleitfaserstücke 3 an den Enden
oder äußersten
Rändern
der Streifen 7, 9 angeordnet sind. Die Ausschnitte
oder Durchlöcher 7 können in
dem Fall, wo sie an inneren Positionen der Flexfolie 1 hergestellt
werden, um interne Streifen 11 auszubilden, eine allgemeine
U-Form aufweisen, und sie werden als zwei parallele, ausgeschnittene,
langgestreckte Flächen 9 hergestellt,
um Streifen 13 an einem Rand der Flexfolie herzustellen,
wobei der am weitesten außen
liegende oder der Endbereich eines solchen Randstreifens 13 ein
Bereich eines Randes der Flexfolie 1 ist.
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Die
Schlaufen bzw. Streifen oder Zungen 11, 13 weisen
im wesentlichen rechteckförmige
Formen auf, deren lange Seiten parallel zu den Lichtleitfasern sind,
die in den Streifen angeordnet sind, die mit einigen Geräten verbunden
werden sollen. Die am weitesten außen liegende kurze Seite ist
das Ende oder die am weitesten außen liegende Kante des Streifens,
wo die Fasern in einer Richtung senkrecht zu der Kante enden. An
der inneren kurzen Seite ist der Streifen mit der Flexfolie 1 verbunden.
Die Ausschnitte 7, 9 werden vorzugsweise hergestellt,
indem einiges Material der Flexfolie als ein schmaler, U-förmiger oder
gerader Streifen entfernt wird. Die Streifen 11, 13 können aus
der Ebene der Flexfolie 1 herausgebogen werden, vorausgesetzt,
dass die Kunststoff-Sheets der Flexfolie flexibel sind und die Laminierung
in geeigneter Weise ausgeführt
wird und die Streifen eine ausreichende Länge aufweisen, um die Lichtleitfasern
nicht zu beschädigen
und darin keine nicht gewünschte
Abschwächung
zu bewirken. An den Enden der Streifen können einige herkömmliche optische
Verbindungsmittel 15, wie etwa MT-Verbindungselemente,
befestigt werden, um geeignete optische Schnittstellen für die an
dem Streifenende endenden Lichtleitfasern auszubilden. So können elektro-optische
Module 17, die an der Platine 5 befestigt sind,
mit den Fasern eines internen Streifens 11 verbunden werden.
Ein Randstreifen 13 kann mit einem optischen Rückwandplatinen-Verbindungselement 19,
das mit der Platine an einem mit einer Rückwandplatine zu verbindenden
Rand der Platine befestigt werden. In dem Fall, wo ein derartiges
Rückwandplatinenverbindungselement 19 in
einem gewissen Abstand vom Rand der Platine angeordnet ist, kann auch
ein Ausschnitt 7',
der einen schmalen verbleibenden Streifen 20 an dem Rand
der Flexfolie 1 aufweist, ebenfalls verwendet werden, so
wie das in der nahegelegenen rechten Ecke der Flexfolie der 1 veranschaulicht
ist. Um solche Verbindungen herzustellen, müssen die Streifen 11, 13 in
eine S-Form gebogen werden, wobei die Endbereiche der S in parallelen
Ebenen mit einem kleinen Abstand zueinander angeordnet sind.
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In
der perspektivischen Ansicht der 2 wird eine
Flexfolie 1' so
gezeigt, dass sie dicht hinter einer elektrischen Rückwandplatine 21 angeordnet ist,
wobei die Flexfolie als eine ergänzende,
optische Rückwandplatine
fungiert. Gedruckte Leiterplatinen 5 erstrecken sich senkrecht
von der vorderen Oberfläche
der Rückwandplatine 21 und
sind damit durch zusammenwirkende, herkömmliche elektrische Randkontakte 23 und
Rückwandplatinen-Verbindungsstreifen 25 verbunden. 3 zeigt
in einer Querschnittsansicht die gleichen Komponenten wie 2,
jedoch ist hier auch eine optische Flexfolie 1 in der gleichen
Weise wie in der 1 veranschaulicht auf einer
Oberfläche
der Platine 5 angeordnet, wobei die Platine elektrische
und optische Komponenten 24 trägt und bei 17 ein
elektrooptisches Gerät gezeigt
wird. Die bedruckte Leiterplatte 5 weist an ihren rückseitigen
Rändern
optische Verbindungsstücke 27 auf,
vergleiche mit dem optischen Verbindungsteil 19 der 1.
An den Verbindungsstreifen 25 oder an Stellen, die entlang
von Linien in der Nähe von
und parallel zu den longitudinalen, vertikalen Achsen der Streifen 25 angeordnet
sind, an Positionen, die den optischen Verbindungsstücken 27 auf der
gedruckten Leiterplatte 5 entsprechen, werden in der elektrischen
Rückwandplatine 21 rechteckförmige Durchlöcher 29 hergestellt,
um zu ermöglichen, dass
Streifen 11 der Flexfolie 1 sich dadurch hindurch erstrecken,
so dass sie mit an der Vorderseite der Rückwandplatine 21 befestigten,
optischen Verbindungsstücken 30 verbunden
werden können,
wobei die Streifen umgebogen werden, so dass sie ihre Endbereiche
senkrecht zu dem Hauptteil der Flexfolie 1 und zu der an
dem rückwärtigen Ende
der optischen Verbindungsteile 30 einzufügenden Rückwandplatine 21 aufweist.
Die optischen Verbindungsstücke 30 auf
der elektrischen Rückwandplatine
sind so angeordnet, dass die entsprechenden optischen Verbindungsstücke 27 dahinein
passen, wenn die Platinen 5 an der Rückwandplatine befestigt werden.
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Weil
die Flexfolie, wie sie beschrieben ist, Verbindungsstreifen aufweist,
die nicht über
die grundsätzlich
rechteckförmige
Form der Flexfolie hinaus ragen, kann sie ohne Risiko, die Streifen
zu beschädigen,
leicht gehandhabt werden. So kann sie, wie das in 4 veranschaulicht
ist, zum Polieren mit ihrem Umfang in einem X-Y-Verschiebetisch 31 einer
bei 33 angedeuteten Positionierungsmaschine montiert werden.
Sie wird wiederholt positioniert, Streifen für Streifen, so dass bei jedem
Mal ein Streifen 11 unmittelbar unter einem an einem stationären Arm 37 der
Maschine 33 befestigten Verbindungsstückhalter 35 angeordnet
ist. Der Verbindungsstückhalter 35 ist
mit Mitteln zum Umbiegen des Streifens versehen, so dass sein Endbereich
in einem vorbestimmten, schiefen Winkel, beispielsweise senkrecht, zu
der Flexfolie 1 und zu dem Tisch 31 angeordnet ist,
wie in der Figur in der Abwärtsrichtung
veranschaulicht. Ein bei 39 angedeutetes, stationäres Poliergerät mit einem
rotierenden Polierrad 41 ist unterhalb des X-Y-Tisches 31 angeordnet
und wird dann die Faserenden am Endrand eines Streifens 11 polieren,
wenn dieser durch den Verbindungsstückhalter 35 umgebogen
wird. Die Drehachse des Polierrads kann senkrecht zu dem Hauptkörper der
Flexfolie und dem Tisch 31 sein, jedoch kann sie genauso
gut unter einem schiefen Winkel dazu angeordnet sein, beispielsweise
etwa 45°.
Der Verbindungsstückhalter 35 wird
immer einen zu polierenden Streifen 11 umbiegen, so dass
es im Endbereich parallel zu der Drehachse oder unter einem kleinen,
vorbestimmten Winkel damit ausbildet ist.