JP2001511910A - 基体への光ファイバーの貼付 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接着剤で被覆された基板（３）に光ファイバー（１）を供給する際に、光ファイバーの供給源をリール（１３）の周囲に巻き付けて位置決めする。光ファイバーをゆるいループ（１７）として供給して、リール（１３）からコレット（９）又はノズルまでのファイバー・マガジンを形成する、光ファイバーはそこから、非回転底面を有する押さえ手段（１１）に達する。押さえ手段（１１）はファイバーを基板（３）の表面に押圧する。リール（１３）、コレット（９）及び押さえ手段（１１）は、基板表面における接触点が光ファイバー（１）を配置すべきである所望のパスに沿って移動するように、移動される。このことは、ファイバーが小さい曲率半径でかつ最小の機械的応力で貼付されることを可能にする。ファイバー・カッター（２３）がコレット（９）の上流に備えられ、これはファイバーを、ゆるいファイバー端部が形成されないようにファイバーが終わるべき位置において切断することができる。カッター（２３）の背後にはファイバー・フィーダー（２１）が備えられて、ファイバーが切断された後にさらにファイバーを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 基体への光ファイバーの貼付 技術分野 本発明は、基体に光ファイバーを施用（適用）するための方法とデバイス、特 に光学導波管フレックスホイル(optical waveguide flexfoil)、即ち、その内部 又は上部に配置された光学導波管を有し導波管として光ファイバーを用いるフレ キシブルシートを製造するための方法とデバイスに関する。 背景 通信システムに関する今後の要望は、用いる素子密度の増大と、帯域幅の拡大 とを含む。細い電気ラインのスペース制限と高いインピーダンス特性のために、 プリント配線板、ＰＣＢ上の増大した素子密度が電気的背面、ＢＰに充分な数の 電気接続を与えること、及びこのような背面を介して、１つの配線板から別の回 路板に充分な数の電気接続を与えることを困難にしている。光ファイバーによっ て示される大きい帯域幅と低い信号損失のために、ボード間連絡及びボード内連 絡のための光学的相互連絡の使用がこれらの問題を減ずると考えられる。 しかし、ＰＣＢ若しくはＢＰ上に取り付けられた又はＰＣＢ若しくはＢＰに接 続された多数のゆるいファイバーは管理しにくい組み立て操作を生じる。光ファ イバー管理は、近距離光学的相互連絡を上首尾に行うために解決されなければ成 らない重要なファクターの１つである。本明細書で述べる近距離光学的相互連絡 の媒体は、フレキシブル基体、即ち、光ファイバーフレックスホイルに取り付け た光ファイバーから成る。 光学的フレックスホイル方法は、ＡＴ＆Ｔ社によって提案されている、Ｂｕｒ ａｃｋ等の米国特許第５、２５９、０５１号を参照のこと。この特許は、接着剤 によって被覆された基体の表面上に回転可能なホイールを用いて光ファイバーを ルートする(routed)方法を述べている。回転可能なホイールは３本の平行な溝を 有し、マニプレーター、即ちロボットアームの下端部に取り付けられる。ファイ バーは溝の１つにおいて約４５°の角度だけホイールから逸れて、ホイー ルの下端部を通るようにファイバーガイドを通ってリールから供給される。接着 剤を有する平面に向かって下方にマニプレーターを動かすと、ホイールがその下 端部及び一部は該溝において、該１本の光ファイバーを表面に対して押圧して、 表面にファイバーを粘着させる。ロボットアーム、したがってホイールを表面上 に動かすと、光ファイバーを所望のパス(path)に沿って配置することができる。 光ファイバーは表面上にファイバーの全長にわたって配置される。ファイバーを 表面に配置した後に、ファイバーの全長を複数個の個々のファイバー片に分離す る。光ファイバーを各相互連絡の形成後に、即ち、光ファイバーを例えば、スタ ートタブとエンドタブとの間に供給した後に、光ファイバーを切断することがで きることも挙げられている。この特許はさらに、光ファイバーを２枚のプラスチ ックホイルの間に封入する方法であって、接着剤被膜を有する表面が一方のホイ ルの内面である方法も述べている。他方のホイルを供給する前に、貼付された光 ファイバーは熱可塑性物質の層によって封入される。 ＡＴ＆Ｔ社の別の特許、米国特許第５、２０４、９２５号は、コネクター化タ ング（connectorised tongue）、即ち、光学コネクターを備えたタングを含む光 フレックスホイルに関する。この場合に、これらのタングはフレックスホイルか らその縁を越えて伸びている。 概要 個々の光ファイバー片が基板ホイル又はシートに貼付されることを可能にする 、光ファイバーを用いたフレックスホイルを製造するための方法とデバイスを提 供することが、本発明の目的である。 単一ファイバーが実質的に、それが必要とされる位置においてのみ貼付される ので、フレックスホイル基板の外部の如何なるファイバー・ループも必要としな いことを可能にする、光ファイバーを用いたフレックスホイルを製造するための 方法とデバイスを提供することが、本発明の他の目的である。 ファイバーの曲りにおいて小さい曲率半径で及びファイバーへの最小の機械的 応力でファイバーが貼付されることを可能にする、光ファイバーを用いたフレッ クスホイルを製造するための方法とデバイスを提供することが、本発明の他の目 的である。 ファイバー・クロスオーバー(fiber cross-over)の形成をクロッシング・ファ イバー間の小さい角度でも可能にする、光ファイバーを用いたフレックスホイル を製造するための方法とデバイスを提供することが、本発明の他の目的である。 したがって、本発明によって解決されるべき問題は、前進する光のために必要 である位置においてのみ、貼付ファイバーを良好に制御しながら正確な手順で、 ファイバーの貼付中にファイバーに最小の機械的応力を与えるように、できるか ぎり小さい曲率半径で基板フレックスホイルに光ファイバーを貼付する方法であ る。 例えば、相互に積層される２枚のフレキシブル・プラスチックシート間に配置 された光学的導波管を有するフレックスホイル構造体の製造のような、基板への 光ファイバーの貼付では、構造体は積層されるべき２枚のホイルの一方であり、 基板は適当な接着剤で被覆される又は少なくとも、光ファイバーがそれに対して 押圧されたときに光ファイバーが接着する表面を有すると想定される。光ファイ バー供給源はリールの周囲に巻き付けられ、光ファイバーは、リールからコレッ ト又はノズルにファイバー・マガジン(fiber magazine)を与え、コレットの出口 の前面又は下流に位置付けられたファイバーに明確な、正確に定義された方向を 与える、ゆるいループに供給される。コレットの出口から、光ファイバーは自由 に伸長するファイバー部分として、基板表面又は他の如何なるものにも接触せず に、コレットの出口から少し離れて位置付けられた、固定された底面又は押圧面 を有する押さえ手段(hold-down means)に達する。押さえ手段はその底面又は押 圧面においてファイバーを基板の表面に対して押圧するが、この場合にコレット とその出口は基板表面から少し距離をおいて位置付けられる。光ファイバーが配 置される予定の所望のパスに沿って、基板表面における接触点が移動するように 、リール、コレット及び押さえ手段は移動する。ファイバー・カッターがコレッ トの上流に位置付けられ、これは、ゆるいファイバー末端部が生じないように、 ファイバーが終了すべき位置でファイバーを切断することができる。ファイバー ・フィーダーはカッターの背後に備えられ、ファイバーが切断された後にさらに ファイバーを供給する。 重要な特徴は、第一に、光ファイバーの配置操作では、方向がデバイス、コレ ットの出口によって画定され、基板に対するファイバーの押圧操作が別のデバイ ス、押さえ手段によって行われること、又は光ファイバーがファイバーの上側部 分によって常に押さえ手段の同じ底面と接触するように供給源から供給され、同 時に、上側部分と反対であるファイバーの下側部分が底面によって押圧されて、 基板の表面に接触することである。したがって、底面は固定押さえ手段の固定部 分であり、このことは、ファイバーが底面の同じ一定領域と常に接触することを 意味する。したがって、底面は回転可能ではない、又は幾らか回転可能なボディ の一部である。これはコレットの出口から見ると、一般に水平な形状の最低部を 有し、ファイバーを底面の一定領域と接触させて維持するために底面内に又は底 面に案内手段は配置されていない、一定領域とは底面の最低部分の中央部である 。 したがって、ファイバーは押さえ手段の底面又は押圧面においてファイバーの 横方向に案内されることはない、この場合の横方向とは基板表面に平行で、ファ イバーの長軸方向に垂直である方向と解釈される。底面又は押圧面は溝も他の如 何なる案内手段も有さないが、ファイバー方向から見ると湾曲していると考えら れ、基板表面に沿ったファイバー方法に垂直な方向から見ると水平である考えら れる、又は一般に、基板表面に平行なその軸と、典型的に１０〜２０ｍｍの直径 とを有する円形−円筒面の一部でありうる。ファイバーが基板表面に貼付される ときに基板表面に沿ったファイバーの方向は、コレットと、コレット出口と押圧 面との間のファイバーの剛性とによってのみ画定される。コレット出口と押圧面 との間の距離は、光ファイバーの剛性がコレットによって押圧面にまで与えられ る方向を実質的に維持するほど、充分に小さいように選択される。 コレット出口から押さえ手段の押圧面間で供給されるときに光ファイバーが押 圧面と基板表面との間の“ピンチ(pinch)”において明確に逸れないことが有利 である。光ファイバーがあまり明確に逸れる場合には、光ファイバーは、ファイ バーの曲げと弾力とのために、その一定方向を容易に離して、押圧面の中央部分 からスリップする。それ故、コレット出口と押圧面との間にファイバーの自由部 分が基板表面に対して小さい角度をなすように形成され、この角度はコレットの 必要なサイズとコレットから底面までのファイバーの自由部分とを考慮して、で きるだけ小さいように選択される。特に、５〜１５°の角度、好ましくは５〜１ ０°の角度を用いることができる。出口の高さとも呼ばれる、コレット出口から 基板表面までの距離はこの場合に同等に小さく、コレット出口と押圧面の中央部 分との間のファイバーの自由部分約３〜５ｍｍ、好ましくは実質的に４ｍｍに対 して、例えば約０．２〜０．５ｍｍである。ファイバー方向から見ると、押さえ 手段の押圧面又は底面は適当には約３〜４ｍｍであることができるので、このこ とは、コレット出口から押圧面の最も隣接する部分までの距離が約２ｍｍ、一般 的には１．５〜２ｍｍであることを意味する。基板表面からのコレット出口の高 さは、コレットが基板に予め配置されて、接着した光ファイバーと接触しないこ とをなおも可能にしながら、できるだけ小さい高さであるべきである。コレット 出口と押圧面との間のファイバーの自由部分は、コレットが予め配置されたファ イバーに接触すべきでないことと、この部分の剛性がファイバーを押さえ手段の 最低面の同じ中央領域に案内するために充分であるべきであることとを考慮して 、できるだけ小さいように選択される。 第２態様は、基板の任意の位置で行うことができるので、ファイバー片を任意 の所望の位置で開始させ、停止させることができる切断操作を含む。第三に、供 給源と、曲率半径を有する、ゆるくぶら下がった又は懸垂した部分として形成さ れた接触点との間の光ファイバーのマガジン部分は、ファイバー配置操作中、特 に、配置されたファイバーの曲げ及び始点と終点とにおいてファイバーを最小の 機械的応力にさらしながら、接触点に光ファイバーを迅速に供給することを可能 にする。 このことは、特にファイバー切断設備を含まない、ＡＴ＆Ｔに譲渡された、最 初に挙げた米国特許第５、２５９、０５１号の教示とは対照的である。その代わ りに、ＡＴ＆Ｔ特許は、用いられる実際のフレックスホイル領域外に配置された 部分を有し、完成フレックスホイル中に実際に用いられるファイバー長さに比例 してかなりのファイバー長さを消費させる連続ループとしてファイバーをルート させる方法を述べている。この特許は、このことが、フレックスホイルの有用な 領域を画定するためにホイルとファイバーとを切断する前にファイバーに通して 光を送る１回の測定でルート決定される全てのファイバーの品質を決定すること を可能にするので、有利であると述べている。しかし、このことはルート決定 (routing)によるファイバーの損傷が起こる見込みがある場合にのみ有利である 。恐らく、上部ホイルの積層を切断操作の前に行うことができ、この積層プロセ スでは、配置ファイバーへの損傷を惹起する危険性があることも考えられる。“ 光ファイバー・フレックスホイルの積層”なる名称の同時出願された国際特許出 願に述べられている積層方法を、本明細書に述べるルート決定方法と共に用いる と、このような損傷は実際に回避される。損傷及び機能不全の残りの危険性は、 外部デバイスに光ファイバーを接続させるために作られたアクティビティ(activ ities)に存在すると考えられる。しかし、このような機能不全は、完成フレック スホイル構造体中の各ファイバー片に関する損失測定によってのみ検出すること ができる。 本明細書に述べるファイバー・ルート決定方法とデバイスは、相互にクロスす る２本のファイバー間の角度が小さいとしても、ルート決定・ファイバーがクロ スオーバーを形成する能力を有する。ファイバー・ルート決定・デバイスが、Ａ Ｔ＆Ｔ社に譲渡された最初に挙げた特許によって提案されるように、溝付きホイ ールを備える場合には、低角度ファイバー・クロスオーバーを得ることは困難で ある。ファイバー運搬溝付きホイールが隣接ファイバーによってブロックされる 可能性がある。ホイールがＺ方向又は基板表面から高い方向に移動する場合には 、ファイバーはホイール上の狭く、浅いキー溝と、ホイールのかなり鋭敏な曲が り時のファイバーの弾力とのために軌跡をゆるくする可能性がある。しかし、こ の特許は、クロスオーバーを可能にするためにホイールがばね付き(spring-load ed)であることを述べており、このことが鋭敏なクロスオーバーをさらに一層困 難にすると考えられる。さらに、小さい半径を有するファイバー曲率半径をルー トするために、ホイールの半径は小さくなければならない。ホイールの溝の深さ のために、このホイールの半径は用いる最小のルート決定半径よりも小さいもの である必要がある。用いる最小の半径が慣用的なガラスファイバーの約５ｍｍの 機械的安全性曲げ限界値（即ち、短時間の曲げに対してのみ有効であり−長期間 に対してはこれよりかなり大きい曲げ半径のみが可能である）に密接しているな らば、ホイールによるルート決定中の曲げ半径はファイバーに有害である。 本 明細書に述べる方法とデバイスでは、配置画定と実際の付着とが、これらの 両方の機能を同時に又は統合して実施する単一部分、溝付きホイールによって与 えられる代りに、コレットとスレイ(sleigh)又は押さえ手段によって２部分に分 離される。これによって、上述したような溝付きホイールの使用に関連した全て の問題が回避される。 上述したようなプレーカット・ファイバー(pre-cut fiber)方法の使用は、上 記先行技術におけるような連続ルート決定を用いる場合であるホイル製造に無数 の過剰なファイバー部分を取り入れる必要なく、内部タングを有するフレックス ホイルの使用を可能にする。内部タングの利点は、同時に出願された国際特許出 願"コネクタータブを有するフレックスホイル"に述べられている。 最後に、ＡＴ＆Ｔ社に譲渡された上記米国特許第５、２５９、０５１号では、 ルート決定(routed)ファイバーは、有意な慣性モーメントを有するリールから直 接引き出され、このことはリールからのファイバー供給のかなり一定の速度を必 要とし、迅速な開始と停止を可能にせず、ファイバー中に曲げが作られるときに 不必要な張力を生じる可能性がある。 本発明の他の目的と利点とは以下の説明に記載されるので、一部はこの説明か ら明らかであるか、又は本発明の実施によって理解されるであろう。本発明の目 的と利点とは、添付請求の範囲において特に指摘する方法、プロセス、機器及び これらの組み合わせによって実現され、得られる。 図面の簡単な説明 本発明の新規な態様を特に添付請求の範囲に記載するが、機構と内容の両方に 関する本発明と、上記及びその他の態様との完全な理解は、以下に呈示する非限 定的実施態様についての下記詳細な説明を添付図面を参照しながら考察するなら ば、さらに充分に得られるであろう、図面において、 図１は、基板に光ファイバーを貼付する装置の透視図であり、 図２は、図１の装置の概略断面図であり、 図３は、切断ツールの下部を概略的に示す断面図であり、 図４は、供給ユニットの下部を概略的に示す断面図である。 詳細な説明 図２には、基板３の表面上に光ファイバー１をルート決定装置の概略断面図を 示す、この装置は図１に透視図としても示す。基板表面は、例えば適当な接着剤 の塗布又はこの表面に他の何らかの適当な処理を施すことによって、貼付される べきファイバーに対して接着性にされる。垂直なフラットハウス５をマニプレー ター（図示せず）のロボットアーム７上に取り付ける。供給コレット９をハウス ５の下部に取り付ける。押さえ手段又はスレイ１１をロボットアーム７の下端部 に、コレット９のノズル、出口若しくは口がスレイ１１の底面から少し離れて位 置付けられ、この底面の方向に向けられるように、取り付ける。底面は部分円筒 形の形状を有し、したがって、円筒面は下方に向けられ、部分円筒面の軸はコレ ット９を通って部分円筒面に達するファイバー方向に対して垂直であり、基板３ の上面に対して水平、したがって実質的に平行でもある。マニプレーターはアー ム７を装置の真下に位置付けられた基板３の上面に平行に動かすことができ、接 着性上面は水平であり、Ｘ−Ｙ面内に伸長する。マニプレーターはアーム７を垂 直方向又は前記面に垂直なＺ方向に動かすこともでき、一般に垂直アーム７の中 心を通り、コレット９から引き出されたルート決定ファイバーの接触点とスレイ １１とを通る垂直軸の周囲をφ方向にアームを回転させることができる。 ハウジング５の上縁には、リールに巻き付けられた光ファイバーを有するリー ル１３が取り付けられる。リール１３に取り付けられたモーター・ユニット１５ はファイバーがリール１３から自動的に解き出されるのを可能にする制御手段を 有する。ファイバーはリール１３からハウジング５の内側に供給され、ハウジン グ５の垂直な大きい表面に平行に、最初にゆるい、自由吊り下げ又は自由懸垂ル ープ１７、一般に曲率半径を有する自由な非直線部分を含む特別に設計されたパ ス中に供給され、そこから、側方に突出するハウス５のボーダー１９によって案 内されるように、又はハウス５の大きい表面から水平方向に供給され、供給コレ ット９の入口に達する。高度に正確なファイバー供給ユニット２１とファイバー 切断ツール２３も供給コレット９の背後又は上流でプレート５に取り付けられる 。ファイバー供給ユニット２１はファイバー又はファイバー末端領域を実際のフ ァイバー・ルート決定前及び中に供給する。 ハウス５は、したがって、水平上面を有し、ファイバー自由吊り下げループ１ ７を含む基本的に逆三角形のメインボディの形状を有する。リール１３は三角形 の正面上部角に取り付けられる。三角形の背面上部角から、ファイバーを供給ユ ニット２１に案内するためのチャンネルが突出し、このチャンネルはボーダー１ ９によってハウスの前方方向に限定され、最初に垂直方向に伸長して、前方曲げ を有する湾曲部分で終わり、水平面に対して小さい角度をなして終わる。鋼プレ ート２４はハウス５のメイン三角形ボディと、チャンネル部分とを連結して、チ ャンネル部分を安定化させる。 切断ツール２３の下部を図３に示す。これはハウジングを含み、ハウジング内 には円筒形チャンネル３１が光ファイバー１をツールに通して案内するために配 置される。ハウジング内には、必要に応じて光ファイバーを切断するためにナイ フ３３がチャンネル３１の方向に対して垂直な方向に適当なモーター（図示せず ）によって駆動されて移動されるように（矢印３４参照）配置される。ハウジン グの外側からナイフの刃までクリーニング・チャンネル３５が備えられる。切断 操作で形成されうる粒子はこのチャンネルに通して吸引することができる。ファ イバー・チャンネル３１の前口は、図３には見られないノズル９に連結される。 同じように、供給ユニット２１の下部を図４に示す。これはハウジングを含み 、ハウジング内には円筒形チャンネル４１が光ファイバー１をユニットに通して 案内するために配置される。運搬される光ファイバーの両端部に作用する２つの ローラー４３がハウジング内に配置される。ローラー４３は、新しい光ファイバ ー片を導入するときと、切断ツール２３中で光ファイバーを切断した後の両方で チャンネル４１中に光ファイバーを供給するために、自由に又は必要に応じてモ ーター（図示せず）によって駆動されて回転することができる。 次に、光ファイバー片のルート形成を説明する。最初に、光ファイバーを手動 でリール１３から解き出して、ハウジング５内の所望のパスに、最初はゆるやか に吊り下がるループ１７中に、次に最高に位置付けられたその中心点、ボーダー １９を有する半円形パスに沿って配置する、したがって、ハウスのチャンネル部 分は対応した形状である。この半円形パスからファイバーは垂直パスに沿って配 置され、次に、ほぼ水平である方向に曲げられ、それから、ファイバー供給ユニ ット２１の入口に挿入される。ファイバー供給ユニット２１は挿入されたファイ バー端部を感知して、ローラー４３に作用するそのモーターを始動させることに よって、ファイバー片をカッター２３とコレット９とに通してスレイ１１の底面 又は押圧面の中央最低点まで供給する。 ファイバー末端がスレイ１１のプロファイルド(profiled)底面のこの位置にあ るときに、マニプレーターがアーム７を下方に移動させ、スレイ１１が基板１１ の接着性化上面方向に移動されて、その底面の最低点が基板表面に平行な直線を 形成する要にする。次に、底面が基板表面に対してファイバーを押圧して、ファ イバー１を基板１１の接着性表面に接着させる。基板表面に塗布される接着剤の 厚さ及び／又は圧力は、スレイ１１の底面が接着剤に決して接触せず、ファイバ ー１の上面のみに接触する要に調節する。次に、マニプレーターがロボットアー ム７を基板３の表面に平行に動かす。ロボットアーム７が移動すると、光ファイ バー１は、基板３に関するアーム７の動きによって決定される選択されたパスに 沿って基板に接着する。押圧されたファイバー１と接着性表面との間の摩擦又は 接着力によって、光ファイバーは自動的にハウジング５内のゆるいループ１７か ら、さらに供給コレット９を介して供給される。既述したように、ロボットアー ム７は、押圧操作中にスレイ１１とファイバー１との間の接触点を通るその垂直 中心軸の周囲をφ方向に回転可能である。接着性表面上に配置されるファイバー のパスの変化はロボットアーム７の回転と、Ｘ方向及びＹ方向におけるその運動 速度の変化とを必要とする。各瞬間におけるロボットアーム７の回転（φ方向に おける運動）量はファイバーパス曲率の半径によって決定される。ロボットアー ム７がその垂直中心軸の周囲を回転するときに、ハウス５とその付属要素、即ち 、リール１３、ファイバー供給ユニット２１、ファイバー切断ツール２３及び供 給コレット９と、もちろん、ロボットアーム７に固定結合したスレイ１１も回転 する。 光ファイバーの必要な長さのほぼ全てが所望のパスにおいてルート決定される と、切断ツール２３が始動されて、ナイフ３３の移動によってファイバーを切断 する。次に、ロボットアーム７がその水平運動を短い付加パスに沿って続けるの で、スレイ１１と、切断手段２３中のナイフの刃との間のファイバー片は供給コ レット９から放出されて、被覆上面に押圧される。したがって、光ファイバー片 は所望のパスにおいて被覆面には位置されている。次に、ロボットアーム７は基 板３の上面から上方に、Ｚ方向に動かされる。スレイ１１がルート決定ファイバ ーの上面との接触を失った後に、ロボットアーム７は、ルート決定されるべき別 の光ファイバー片の新しい開始点にまで自由に移動する、即ち、Ｘ方向及びＹ方 向における運動を自由に行うことができる。この開始点では、スレイ１１底面の 中央の適当な開始位置にファイバー端部を配置するために、ローラー４３に作用 するモーターを始動させることによって、他のファイバーが切断ツール２３と供 給コレット９とを介して供給ユニット２１によって自動的に供給される。次に、 ロボットアーム７が基板に対してＺ方向に、下方に動かされて、スレイ１１の下 面においてファイバーを再び基板３の表面に接着させる。次に、Ｘ方向及び／又 はＹ方向におけるロボットアーム７の運動が新しいファイバーをルート決定等さ せる。 上記操作では、ファイバーがルート決定されると、基板１１の被覆面との間の 摩擦が常に、他の新しいファイバー９を自動的にかつ連続的に供給コレット９か ら供給させる、この場合に供給ユニット２１のローラー４３は自由に回転し、新 しいファイバーの運搬を妨害しない。次に、新しいファイバーがリール１３から ゆるく吊り下がるファイバーのループ１７から供給される。このゆるいループの ために、ファイバーのルート決定中にファイバーに及ぼされる張力はファイバー を損傷しないほど充分に低く、リール１３の慣性モーメントは、スレイ１１が移 動してファイバー１を押圧して被覆面に接触させるときにスレイ11の底面におけ る自動的ファイバー供給操作を妨害しない。上記切断と配置機能を有するこの装 置を用いることは、ファイバー供給プロセスとアーム７の運動の迅速な停止と開 始をも必要とする。制御と感知ユニット２５はハウス５の垂直面に、ゆるい吊り 下げファイバーループ１７の位置に取り付けられ、これはこのループに含まれる ファイバー量を制御するために配置される。ある一定量のファイバーがループ１ ７から供給されたときに、制御と感知ユニット２５がリール１３から予め定めた 長さのファイバーを供給するために取り付けられたモーター１５を始動させて、 ゆるい吊り下げループ１７の本来の形状を回復させる。これは例えば２つのセン サー２７、２９、例えば、フォトデテクターをゆるい吊り下げループ１７の領域 の異なる高さに配置することによって行われることができる。上方センサー２７ は、ゆるい吊り下げループ１７がリール１３からさらにファイバーを供給するた めには既に充分に用いられたときに信号を発し、下方センサー２９は充分な新し いファイバーがリール１３から供給されたときに信号を発する。 既に配置されたファイバーとクロスするファイバーを、２つのファイバー間の 角度が小さいとしても、ルート決定することができる。ファイバーが隣接ファイ バーとクロスすべきである場合には、マニプレーターがロボットアーム７をファ イバーのクロスオーバー開始点においてＺ方向上方に動かす。スレイ１１の底面 がその時点で(currently)ルート決定されているファイバーを基板表面にもはや 押圧しないときに、これは斜め方向に、即ち、隣接ファイバーに対して平行に、 並びに垂直に同時に移動する。ファイバーがクロスしたときに、マニプレーター はアーム７をＺ方向において基板表面方向に動かして、スレイ１１の底面のファ イバーを再び基板表面に接着させる。 基板上にアライメントマークを形成するユニット（図示せず）を、マニプレータ ーを搭載するロボットに取り付ける。マニプレーターがＸ方向又はＹ方向に移動 するときに、マニプレーターはアライメントマークを基準にして移動する。ビデ オカメラを用いて、例えば電子素子の表面取り付けための自動的素子取り付け装 置と同じ方法でマニプレーターを制御する制御システムによって用いられる座標 系の基準点として、アライメントマークは用いられる。したがって、アライメン トマークは、基板がファイバー・ルート決定装置における固定具(fixture)に配 置されるときに、低い精度が用いられることを可能にする。 上述したように基板上に配置したファイバーを次に、フレックスホイルの形成の ために、ファイバー及び基板１１の上部に配置され、ファイバー及び基板に接着 する上部基板（図示せず）によって封入する、この場合に基板は通常、フレキシ ブルなプラスチックシートを含む。このように形成されたフレックスホイルは、 フレックスホイルの形状を調節するため、及び外部光学的連絡用のタング（図示 せず）を形成するために切断操作を受けることができる。切断装置が基板上のア ライメントマークを探索するビジョンシステム(vision system)を装備する場合 には、アライメントマークによって与えられる内部座標系を用いて、押し抜き／ 切断プロセスを行うことができる。 本明細書に述べるファイバー・ルート決定方法は、任意の長さ、即ち、予め定め た長さの数本のファイバー又は１本の連続ファイバーの意味での任意の長さの非 常に多数のファイバーが基板表面上でルート決定されることを可能にする。この 方法は任意の種類の光ファイバー、例えば、光ガラスファイバー及びプラスチッ ク又はポリマー光ファイバーに適用することができる。 本明細書では本発明の特定の実施態様を例示し、説明したが、非常に多くの他の 利点、改変及び変更が当業者に容易に思いつくことは理解されるであろう。それ 故、本発明はその広範囲な態様において、本明細書に示し、説明した、特定の詳 細、代表的なデバイス及び例示した実施態様に限定されない。したがって、添付 請求の範囲及びその同等物によって定義したような、本発明の一般的な概念の要 旨又は範囲から逸脱せずに、種々な改変がなされ得る。それ故、添付請求の範囲 がこのような改変及び変更の全てを本発明の実際の要旨及び範囲に入るものとし て包括するように意図されることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それに貼付されるべき光ファイバーが接着する基板表面を有する基板を用 意する工程と、 それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイバー の供給源を用意する工程と、 常に光ファイバーの一部が基板表面に面する押圧面に配置されるように供給源 から光ファイバーを供給する工程と、 押圧面を移動させて、押圧面の光ファイバーの一部を基板表面に接触させて、 基板表面に接着させ、次に、押圧面を基板表面におけるパターンに沿って移動さ せて、光ファイバーの連続的に新しい部分を押圧面に、基板表面と接触させて維 持して、連続的に新しい部分が基板表面に接着し、光ファイバーが供給源から引 き出されるようにする工程とを含む、基板に光ファイバーを貼付する方法であっ て、 押圧面に配置される光ファイバーの一部の前に予め定めた距離を置いて位置決 めした光ファイバーの出口部分において、光ファイバーの方向を、方向が押圧面 方向であるように常に制御することと、 出口部分と、押圧面に位置決めされた光ファイバーの一部との間の光ファイバ ー自由部分を、基板に接触させずに、光ファイバーの剛性に基づく出口部分への その結合によってその方向に関してのみ案内される距離を通過させることと、 光ファイバーの連続的に新しい部分を押圧面に、基板表面と接触させて維持し ながら、押圧面を移動させるときに、該距離後に、基板に対する押圧面に位置決 めされた光ファイバーの連続的に新しい部分が、光ファイバーの剛性に基づく連 続的に新しい部分の自由部分への結合によって、押圧面に沿って横方向にのみ案 内されることを特徴とする上記方法。 ２．光ファイバーの自由部分を基板表面に接触させずにある距離を通過させる 際に、自由部分に基板表面に対して小さい角度、特に５〜１５°の角度、好まし くは５〜１０°の角度を形成させることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ３．光ファイバーの出口部分において光ファイバーの方向を常に制御する際に 、 出口部分が基板表面から小さい距離、特に０．５ｍｍ未満、好ましくは、０．２ 〜０．５ｍｍの範囲内の距離を有するようにさせることを特徴とする、請求項１ 又は２に記載の方法。 ４．光ファイバーを供給源から供給する際に、光ファイバーがコレットから、 該コレットを基板表面からできるだけ小さい高さに配置しながら供給され、この できるだけ小さい高さが基板表面に恐らく以前に配置された光ファイバーにコレ ットが接触しないように選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか １項に記載の方法。 ５．それに貼付されるべき光ファイバーが接着する基板表面を有する基板を用 意する工程と、 それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイバー の供給源を用意する工程と、 供給源から光ファイバーを供給して、基板に接着させる工程と を含む、基板に光ファイバーを貼付する方法であって、 光ファイバーを供給する際に、光ファイバーが、コレットの出口から距離を置 いて位置決めされた光ファイバーの上面部分によって底面の接触部分における押 さえ手段の底面と接触するために、コレットの出口において光ファイバーの方向 を正確に画定して、コレットから供給されることと、 該底面を移動させて、該上面部分の反対である、光ファイバーの底面部分を基 板表面と接触させて、基板表面に接着させ、次に、押圧面を基板におけるパター ンに沿って移動させて、光ファイバーの連続的に新しい部分を押圧面に、基板表 面と接触させて維持して、連続的に新しい部分が基板表面に接着し、光ファイバ ーが供給源から引き出されるようにすることと、 接触部分が常に底面の実質的に同じ部分又は実質的に固定部分であり、押さえ 手段の底面が常に同じであるか若しくは固定されていること を特徴とする上記方法。 ６．ファイバーの底面部分を基板表面に接触させるために、基板方向に押圧す るように、押さえ手段が配置されることを特徴とする、請求項５記載の方法。 ７．該底面が常に、実質的に直線である、基板表面に最も隣接した部分を有し 、 該直線がコレットノズルから供給されるファイバーの方向に実質的に垂直である ことを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。 ８．それに貼付されるべき光ファイバーが接着する基板表面を有する基板を用 意する工程と、 それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイバー の供給源を用意する工程と、 基板表面に光ファイバーを接着させるために、供給源からコレット又はノズル を介して光ファイバーを供給して、押さえ手段の底面に接触させる工程と を含む、基板に光ファイバーを貼付する方法であって、 光ファイバーを供給源から押さえ手段の底面に供給する場合に、光ファイバー が底面と接触する時に実質的に同じ角度だけ逸れるために、光ファイバーが基板 に対してある角度をなして供給され、この角度が、基板表面に以前に配置された 光ファイバーと、コレット又はノズルが接触しないほど小さい角度であるように 選択されることを特徴とする上記方法。 ９．それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイ バーの供給源と、 該供給源から光ファイバーを供給するための供給手段と、 底面を有する押さえ手段と、 供給源から該底面までの光ファイバーのパスに配置された案内手段と 該底面における光ファイバー部分を基板表面に接触させて、基板表面に接着さ せるように、該底面を移動させ、次に、光ファイバーの連続的に新しい部分が基 板表面に接着し、光ファイバーが供給源から引き出されるように、光ファイバー の連続的に新しい部分を押圧面に、基板表面と接触させて維持しながら、該底面 を基板におけるパターンに沿って移動させるための移動手段と を含む、光ファイバーが接着する基板の基板表面に光ファイバーを貼付するため のデバイスであって、 該底面に配置された光ファイバー部分の前に予め定めた距離を置いて位置決め した光ファイバーの出口部分において、光ファイバーの方向を、該方向が押圧面 方向であるように常に制御するために案内手段が配置されることと、 出口部分と、該底面に位置決めされた光ファイバー部分との間の光ファイバー 自由部分が、基板表面に接触せずに、光ファイバーの剛性のために出口部分への その結合によってその方向に関してのみ案内される距離を通過するように、案内 手段が該底面に関して位置決めされることと、 移動手段が、該底面を移動させるときに、光ファイバーの連続的に新しい部分 を該底面に、基板表面と接触させて維持するように配置され、該距離後に、基板 に対する押圧面に位置決めされた光ファイバーの連続的に新しい部分が、光ファ イバーの剛性のために、連続的に新しい部分の自由部分への結合によって、押圧 面に沿って横方向にのみ案内されることを特徴とする上記デバイス。 １０．案内手段が、光ファイバーの自由部分を基板表面に接触させずにある距 離を通過させる場合に、自由部分に基板表面に対して小さい角度、特に５〜１５ °の角度、好ましくは５〜１０°の角度を形成させるように配置されることを特 徴とする、請求項９記載のデバイス。 １１．光ファイバーの出口部分において光ファイバーの方向を常に制御する際 に、出口部分に基板表面から小さい距離、好ましくは０．５ｍｍ未満、好ましく は、０．２〜０．５ｍｍの範囲内の距離を有させるために、該案内手段を配置す ることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のデバイス。 １２．案内手段が、光ファイバーがそれを通して供給されるコレットを包含し 、該コレットが基板表面からできるだけ小さい高さに配置され、このできるだけ 小さい高さが基板表面に恐らく以前に配置された光ファイバーにコレットが接触 しないように選択されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記 載の方法。 １３．それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファ イバーの供給源と、 該供給源から光ファイバーを供給するための供給手段と、 底面を有する押さえ手段と、 供給源から該底面までの光ファイバーのパスに配置された案内手段と 該底面を基板表面において、該基板表面から距離を置いて、光ファイバーが基 板表面にそれに沿って貼付されるパスに沿って移動させるための移動手段と を含む、光ファイバーが接着する基板表面に光ファイバーを貼付するためのデバ イスであって、 案内手段が供給源から供給される光ファイバーを受容するコレット又はノズル を包含して、ファイバーの方向を画定するためにファイバーにコレット又はノズ ルを通過させることと、 押さえ手段の底面が押さえ手段の固定部分であり、コレット又はノズルを通過 したファイバーの部分がファイバーの上面部分によって押さえ手段の底面と接触 することと、 移動手段が、上面部分の反対であるファイバーの底面部分が基板表面に接触す るような距離として、底面を移動させるように配置されること を特徴とする上記デバイス。 １４．該底面が、実質的に直線である、基板表面に最も隣接した部分を有し、 該直線がコレット又はノズルから供給される光ファイバーの方向に対して実質的 に垂直であることを特徴とする、請求項１３記載のデバイス。 １５．該底面が部分的円筒面を含む事を特徴とする、請求項１３又は１４に記 載のデバイス。 １６．それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファ イバーの供給源と、 該供給源から光ファイバーを供給するための供給手段と、 底面を有する押さえ手段と、 供給源から該底面までの光ファイバーのパスに配置された案内手段と 該底面を基板表面において、該基板表面から距離を置いて、光ファイバーが基 板表面にそれに沿って貼付されるパスに沿って移動させるための移動手段と を含む、光ファイバーが接着する基板表面に光ファイバーを貼付するためのデバ イスであって 光ファイバーが該底面に接触するときに実質的に同じ角度だけ逸れるために、 案内手段が光ファイバーを基板表面に対してある角度をなして案内するように配 置され、この角度が、基板表面に以前に配置された光ファイバーに案内手段が接 触しないほど小さい角度であるように選択されることを特徴とする上記デバイス 。 １７．それに貼付されるべき光ファイバーが接着する基板表面を有する基板を 用意する工程と、 それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイバー の供給源を用意する工程と、 供給源から光ファイバーを供給して、基板表面に接触点において接触させ、該 接触点を常に基板表面上の所望のパスに沿って移動させて、光ファイバーを基板 表面に接着させる工程と を含む、基板に光ファイバーを貼付する方法であって、次の付加的工程： 予め定めた長さの光ファイバーが貼付されたときに、接触点から予め定めた距 離に位置決めされた切断位置に置いて光ファイバーを切断する工程と、 該接触点を所望のパスに沿って移動させて、切断後に接触点から切断位置まで である光ファイバー部分を基板表面に形成する工程と を特徴とする上記方法。 １８．それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファ イバーの供給源と、 該供給源からの光ファイバーを供給して、接触点において基板の基板表面に接 触させるための供給及び接触手段と、 供給及び接触手段を制御して、光ファイバーが所望のパスに沿って基板に貼付 されるように、接触点を常に基板表面上で所望のパスに沿って移動させるための 移動手段と、 を含む光ファイバーが接着する基板に光ファイバー片を貼付するためのデバイス であって、 予め定めた長さの光ファイバーが貼付されるように移動手段が接触点を移動さ せるための供給及び接触手段を制御したときに、接触点から予め定めた距離に位 置決めされた切断位置において光ファイバーを切断するための切断手段と、接触 点と切断位置との間の光ファイバー部分が基板表面に貼付され、それによって全 光ファイバー片が貼付されるように、接触点を移動させるために供給及び接触手 段を制御するように配置された移動手段とを特徴とする上記デバイス。 １９．供給及び接触手段が、光ファイバーのカットオフ端部を供給源から接触 点まで供給するために、切断手段に配置された供給手段を含むことを特徴とする 、請求項１８記載のデバイス。 ２０．それに貼付されるべき光ファイバーが接着する基板表面を有する基板を 用意する工程と、 それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファイバー の供給源を用意する工程と、 供給源から光ファイバーを供給して、基板表面に接触点において接触させ、接 触点を常に基板上の所望のパスに沿って移動させて、光ファイバーを基板表面に 接着させる工程と を含む、基板に光ファイバーを貼付する方法であって、 供給源と接触点との問の光ファイバー部分を、曲率半径を有する、ゆるく吊り 下がる又は懸垂した若しくは伸長した部分として配置し、この部分の光ファイバ ーが貼付されるべき光ファイバーの中間マガジンとして作用して、接触点におけ る光ファイバーの迅速な供給を可能にする工程をさらに特徴とする上記方法。 ２１．供給源と接触点との間の光ファイバー部分の位置を感知する工程と、 感知された位置が、該部分の曲率半径が予め定めた値よりも小さい、又はその 最低点の位置が予め定めた値よりも高く、該部分が迅速な供給を可能にするため に常に充分な長さを有することを示すときに、供給源から光ファイバーを供給す る工程とをさらに特徴とする、請求項２０記載の方法。 ２２．それから必要に応じて光ファイバーが引き出されることができる光ファ イバーの供給源と、 該供給源からの光ファイバーを供給して、接触点において基板の基板表面に接 触させるための供給及び接触手段と、 供給及び接触手段を制御して、光ファイバーが所望のパスに沿って基板に貼付 されるように、接触点を常に基板表面上で所望のパスに沿って移動させるための 移動手段と、 を含む光ファイバーが接着する基板に光ファイバー片を貼付するためのデバイス であって、 供給源と接触点との間の光ファイバーのマガジン部分が形成され、この部分が 曲率半径を有してゆるく吊り下がる若しくは懸垂される部分及び／又は高い端部 間の低い部分であり、このマガジン部分の光ファイバーが貼付されるべき光ファ イバーの中間マガジンとして作用して、接触点における光ファイバーの迅速な供 給を可能にするように、供給源から供給及び接触手段まで光ファイバーを案内す るための案内手段を特徴とする上記デバイス。 ２３．供給源と接触点との間の光ファイバーのマガジン部分の位置を感知する ための感知手段と、 感知された位置が、マガジン部分の曲率半径が予め定めた値よりも小さい、又 はその最低点の位置が予め定めた値よりも高く、マガジン部分が迅速な供給を可 能にするために常に充分な長さを有することを示すときに、供給源から光ファイ バーを供給するために、感知手段に結合した供給制御手段と を特徴とする、請求項２２記載のデバイス。