CN101048039A - 光/电电路互连板及其评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光/电互连板，包括电路的基材；多个光接收/发射单元，其中每个单元都包括被封装在基材上的光发射元件和光接收元件；以及光纤带，对于每个光接收/发射单元，该光纤带将光发射元件连接到光接收元件，通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成所述光纤带。

Description

光/电电路互连板及其评估方法
技术领域
本发明涉及一种光/电互连板，其中光纤结合电路被封装在封装有多个由光发射元件和光接收元件构成的光接收/发射单元的基板上，并涉及一种评估构成光/电互连板的光纤的耦合效率的方法。
要求于2006年3月30日提交的日本专利申请号2006-93333和2007年3月28日提交的2007-085881的优先权，这里通过引用将其内容包含在内。
背景技术
在当前广泛使用的诸如蜂窝电话、数字静止摄像机和电视机的电子设备中，大量的电路被用于包括控制***和图像的信号的多种信息的传输。使用电路的一个实例是以薄、柔性等为特征的柔性印刷电路。它被广泛使用是因为它可以有利地被安装并且大量的电路被封装在小的封装面积中。
但是，通过使用电路来使得信息的传输速率更快导致诸如噪声或信号延迟的问题。因此，就变得越来越难以实现具有比以往更快的传输速率的电路。而且，即使通过使用电路的确实现了更快的传输速率，也会担心由于复杂电路或对噪声的额外屏蔽的必不可少而引起封装面积或制造成本增加的问题。
为了解决这些问题，对将与电路相比受噪声或信号延迟影响更少、并且在速度响应上极好的光纤与通常使用的电路结合起来的光/电互连进行研究。此外，具有柔性的光/电互连已经引起了注意，因为它可以被安装在狭小的区域和诸如蜂窝电话铰链的可移动部分中。
此外，因为消费者的电子产品变得具有更多功能和更复杂的设计，所以光/电互连更经常被用于诸如将被弯曲或转动的可移动部分。为了给出实例，蜂窝电话有必要具有弯曲功能以实现紧凑的外形同时其LCD被制作地更大。关于数字静止摄像机，配置被提供为其中镜头部分可以被旋转以允许拍摄自己肖像的功能。
对于具有光纤和电路组合的这种光/电互连，例如，提出了柔性印刷电路和光纤，其中，电路被形成在光学波导形成的聚合物薄膜上(见日本未审查专利公开，第一公开号H06-281831)。
但是，其制造工艺是很复杂的，并且难以降低成本，因为该方法首先制造光学波导形成的聚合物膜，并且通过在聚合物膜上形成电路来制造互连，然后封装光发射元件和光接收元件。而且，因为形成光学波导、形成电路和封装光发射元件和光接收元件的工艺在一个基板上顺序进行，所以还有另一个问题，即，与通过组装单个组件部分而进行封装的情况相比，降低了产品的产量，从而导致制造成本的增加。
当光互连被封装以穿过(桥接)可移动部分时，不仅需要对弯曲半径和转动角度有要求，而且还需要光互连具有对重复弯曲和转动的高耐性。但是，上述的日本未审查专利公开、第一公开号H06-281831的方法没有满足这些要求。
而且，还有其中光/电互连需要具有对在其被使用的环境中高达85℃的温度的耐热性。在这种温度下，对于光互连来讲，单独使用光纤由于其材料的软化和收缩而不能稳定地保持传输能力。因此，还期望光/电互连额外具有这种耐热性。
发明内容
本发明是在考虑上述情况下实现的，并且具有的第一目是提供包括光纤的光/电互连板，其可以以改进的对准精确度和降低的成本以及好的产量被容易地安装而无需复杂操作，并且其还具有极好的耐弯曲性和耐转动性以及对高达约85℃的温度的耐热性。
本发明的第二目的是提供一种构成光/电互连板的光发射/接收元件和光纤之间耦合效率的评估方法。
根据本发明第一方面的光/电互连板，包括：包括电路的基材(basematerial)；多个光接收/发射单元，每个单元都由封装在所述基材上的光发射元件和光接收元件构成；以及光纤带，对于每个光接收/发射单元，该光纤带将所述光发射元件连接到所述光接收元件，并且该光纤带通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成。
根据本发明第二方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述基材由单个部分构成。
根据本发明第三方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述基材由被分成至少两个的部分构成，在其中一个上放置光发射元件，而在另一个上放置光接收元件。
根据本发明第四方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述基材由被分成至少两个的部分构成，并且在所述部分的每一个上放置一个或多个光发射元件和一个或多个光接收元件。
根据本发明第五方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，光纤带在其纵向上基本彼此平行地排列。
根据本发明第六方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，光纤带包括至少一个塑料光纤和至少一个增强光纤构件。
根据本发明第七方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述增强光纤构件是玻璃光纤。
根据本发明第八方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述塑料光纤和所述增强光纤原件具有基本上相同的外径。
根据本发明第九方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述光纤带具有50μm或更小的平面度，所述平面度被获得为从基准线到其它光纤外圆周的距离当中的最大值，该基准线与被排列的光纤的两个最外面的光纤的***同时接触。
根据本发明第十方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述增强线路构件被定位为使得三个或更少的塑料光纤彼此相邻。
根据本发明第十一方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述光纤的增强光纤构件和塑料光纤在外径上互不相同。
根据本发明第十二方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，当所述光纤带包括作为塑料光纤的直径为250μm的丙烯酸类树脂光纤(optical fiber of acrylic)和作为增强线路构件的石英玻璃的玻璃光纤时，所述增强线路构件的横截面面积B的总和除以所述塑料光纤的横截面面积A的总和的值在0.007到0.25的范围内。
根据本发明第十三方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述增强线路构件在其***上具有第二覆层材料，以便具有与所述塑料光纤的外径基本相同的外径。
根据本发明第十四方面的光/电互连板是上述的光/电互连板，其中，所述塑料光纤和所述增强线路构件以横向对称的方式排列。
在根据本发明的第十五方面的光/电互连板的耦合效率的评估方法中，光/电互连板包括：包括电路的基材；多个光接收/发射单元，其中，每个单元都包括封装在所述基材上的光发射元件和光接收元件；以及光纤带，对于每个光接收/发射单元，该光纤带将所述光发射元件连接到所述光接收元件，并且该光纤带通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成，使用该光纤带以获得从基准线到其它光纤外圆周的距离当中的最大值为平面度，该基准线与被排列的光纤的两个最外面的光纤的***同时接触。
根据本发明的光/电互连板包括：包括电路的基材；多个光接收/发射单元，其中，每个单元都包括封装在所述基材上的光发射元件和光接收元件；以及光纤带，对于每个光接收/发射单元，该光纤带将所述光发射元件连接到所述光接收元件，并且该光纤带通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成。
因此，所述光纤带使得将对于每一个光接收/发射单元连接的各个光纤能够被一次连接。因此，可以提供包括可以以改进的安装精确度和降低的成本以及好的产量被容易地安装而无需复杂操作的光纤的光/电互连板。此外，将多个光纤以并排的方式放在一起成为带能够防止光纤缠绕。这使得光纤在外径上的波动比单个光纤情况的小。因此，安装的对准精确度可以被改进。而且，光/电互连板可适于包括耐弯曲性和耐转动性以及对从外部施加的热量耐热性极好的光纤。因此，本发明为通信特性的稳定做出了贡献。
本发明的光/电互连板的评估方法获得从基准线到(一个或多个)其它光纤的(一个或多个)***的距离当中的最大值作为平面度，该基准线是与被排列的光纤的两个最外面的光纤的***同时接触的，该排列的光纤以并排的方式放在一起以形成带(以下，称作光纤带)。因此，基于所述平面度，在光纤带中被并排对准的光纤的对准度(在垂直于并排相接方向的方向上)可以被评估。
因此，可以提供一种用于评估在构成光/电互连板的光发射/接收元件和光纤之间的耦合效率的方法。
附图说明
图1是示出根据本发明的光/电互连板的实例的透视图。
图2是要被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的实例的部分放大横截面视图，其示出了沿图1中的线I-I截取的横截面。
图3是示出根据本发明的光/电互连板的另一个实例的透视图。
图4A和4B是示出根据本发明的光/电互连板的另一个实例的透视图。
图5A和5B是示出用于根据本发明的光/电互连板的基材的实例的部分放大侧视图。
图6是示出用于根据本发明的光/电互连板的基材的另一个实例的部分放大侧视图。
图7是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的部分放大横截面视图，以及用于限定平面度的附加方法。
图8是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图9是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图10是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图11是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图12是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图13是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图14是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图15是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图16是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图17是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图18是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
图19是示出将被封装到根据本发明的光/电互连板上的光纤带的另一个实例的部分放大横截面视图。
具体实施例
下面是参照附图对本发明的实例的描述。
图1是示出本发明的光/电互连板1的第一实施例的示意透视图。
在下面的描述中，术语“光发射方向”和术语“光接收方向”指光轴。术语“光发射部分”指法线与光发射方向一致的光发射表面。术语“光接收部分”指法线与光接收方向一致的光接收表面。
如图1所示，本发明的光/电互连板1至少包括：基材(底板)2；
被封装(安装)在基板2的至少一个表面上的光发射元件3和光接收元件4；以及将光发射元件3光学连接到光接收元件4的光纤5。
基材2是提供有电路的基板。其可移动部分具有柔性的一个实例是柔性印刷电路(所谓的FPC)，其如同具有柔性的柔性膜(pliant film)。柔性印刷电路2由例如单耐热树脂薄膜构成。关于耐热树脂薄膜，可以列出由例如聚酰亚胺树脂(polyimide resin)、聚酰胺-酰亚胺树脂(polyamide-imide resin)、聚醚酰亚胺树脂(polyetherimide resin)和聚醚醚酮树脂(polyether ether ketone resin)制成的薄膜。
电路是铝(Al)、铜(Cu)等的金属电路。关于其制造，铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等的线路图案通过真空沉积技术和光刻技术被形成。除此之外，电路可以由首先通过屏幕印刷技术在基材上印刷铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等的导电糊(paste)以形成电路图案、然后烘烤或凝固导电糊来形成。而且，用于形成电路图案的技术可以被使用，其中，使诸如电解铜箔的金属箔成薄片，并且所形成的具有期望图案的防蚀涂层被用于化学蚀刻金属箔。
光发射元件3具有将来自位于基板2上的电子电路(未示出)的电信号转换成光信号并且传输光信号的功能。多个(在图示的实例中是4个，由3a、3b、3c、3d表示)光发射元件3被封装到基板2上。关于光发射元件3，可以具体列出光发射二极管、半导体激光器和表面发射激光器。其诸如驱动电路的***电路可以被集成。
优选地，光发射元件3形成有用于电学连接到基板2的电极，使得当光发射元件3被封装到基板2上时，光发射方向与基板2的表面平行。
光接收元件4或者是具有用于经由光纤接收从光发射元件3发射的光信号的光接收表面的离散光敏二极管，或者是光敏二极管和诸如放大器的***电路被集成在其中的电路，并且具有响应于所接收的光信号密度将所接收的光信号转换成电信号并将其输出的功能。与光发射元件3的数量相同的数量(在图示的实例中是4个，由4a、4b、4c、4d表示)的光接收元件4被封装到基板2上。关于光接收元件4，可以具体列出光敏二极管。
优选地，光接收元件4形成有用于电学连接到基板2的电极，使得当光接收元件4被封装到基板2上时，光接收方向与基板2的表面平行。
光发射元件3和光接收元件4对构成光接收/发射单元。该单元位于基板2上使得光发射部分和光接收部分彼此相对。因此，多个(在图示的实例中是4个)光接收/发射单元被提供在基板2上。
对于光接收/发射单元中的每一个，光纤5将光发射单元3光学连接到光接收单元4。例如，如图2所示，多个(在图示的实例中是4个)光纤5a、5b、5c、5d以并排的方式被放在一起并且被覆盖有第一覆层材料6以形成光纤带7。图2是沿图1中线I-I得到的光纤带7的部分放大横截面视图。
光纤5由光传输良好的合成树脂制成。它可以是由高分子材料制成的高折射率芯和围住芯***的低折射率包层构成的塑料光纤(在下文中，有时用附图标记5表示)。关于将被用于芯的材料，例如，可以列出聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)。关于将被用于包层的材料，例如，可以列出氟塑料。塑料光纤5的外径不被具体限制。
关于第一覆层材料6，例如，热塑型树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚苯乙烯；热固型树脂，例如环氧树脂和由电木表示的酚醛树脂；基于聚氨酯丙烯酸酯的紫外光固化树脂；基于聚硅氧烷丙烯酸酯的紫外光固化树脂；基于环氧树脂丙烯酸酯的紫外光固化树脂；以及基于聚酯丙烯酸酯的紫外光固化树脂，可以被使用。
通过光纤带7，光发射元件3的光发射侧和光接收元件4的光接收侧被耦合。结果，对于每个光接收/发射单元，多个光纤5(5a、5b、5c、5d)可以被一次连接。
同样地，光纤带7可以一次被附接到多个光发射元件和光接收元件，因为多个塑料光纤基本上相互平行地被排列。
这防止光纤(塑料光纤)缠结，并且提高了可靠性。而且，光纤带7与塑料光纤相比经受更少的外形变形。因此，也获得这样的优势，即，当对于塑料光纤5或光纤带7的***进行无源对准封装时，可以改进封装的位置精确度。
光纤带7可以例如以下面的方式被制造，这没有在图中示出。这里，用于其的制造方法将通过实例方式参照其中四个塑料光纤被用作光纤5的光纤带7来描述。
首先，准备四个塑料光纤5。这些塑料光纤5(5a、5b、5c、5d)被排列成直线以在纵向上基本上相互平行。
接下来，塑料光纤5被***涂敷模具(coating die)的空腔。诸如紫外光固化树脂的树脂液被提供到模具以被施用到被如上所述排列的塑料光纤5的外部。不具体列出树脂液的类型。但是，期望的是使用紫外光固化类型的树脂液以使制造时间更短。
随后，被施用树脂液的塑料光纤5被从模具的开口拉出。树脂液通过诸如紫外光辐射的固化方式被固化以在塑料光纤5的外部形成由第一材料6制成的树脂层，从而得到光纤带7。
因此，与单塑料光纤的情况相比，将多个塑料光纤5排列成直线以形成带可以极大降低在基板2上封装的成本，并且可以使外形变形很小。因此，封装精确度可以被改进。
如图1所示的本发明的光/电互连板1可以被如下制造：被准备在基板2上的多个光发射元件3和光接收元件4通过可以确保例如焊接的电学处理的方法被固定到形成在基板2上的预定位置上的电极。然后，在成对构成光接收/发射单元的光发射元件3与光接收元件4之间，用于光学连接两个元件的光纤带5被通过例如粘合剂等的方式附接。
结果，使用能耐高达例如大约85℃的温度的塑料光纤的光纤带可以在不被作为简单且不贵但需要加热到200℃或更高的连接方法的焊接封装影响的情况下来封装。
因此，具有上述配置的光/电互连板1可以只通过非常简单的如下步骤实现：将多个光发射元件3和光接收元件4封装到基板2上；并附接用于将光发射元件3连接到光接收元件4的光纤带7。
当电信号经由基板2的电极被输入到光发射元件3时，光/电互连板1使用光发射元件3来将电信号转换成光信号。接下来，光信号经由光纤带7中由透射树脂制成的光纤5进入光接收元件4的光接收表面，并且光/电互连板1使用光接收元件4将光信号转换成电信号。电信号然后被从基板2的另一个电极输出。
本发明的光/电互连板不限于上述第一实施例。下面是对本发明另一个实施例的描述。在下面的实施例中，与第一实施例中的构件相同的那些由相同的附图标记表示，并且其描述被省略。除非特别指出，否则其描述是相同的。
在不需要可移动部分时，基材可以是提供有电路的单个刚性板。图3是示出根据本发明的光/电互连板的第二实施例的示意透视图。
因此，例如，如图3所示，第二实施例的光/电互连板11可以是在作为基材的单个刚性板12上封装有：多个光发射元件3(3a、3b、3c、3d)和光接收元件4(4a、4b、4c、4d)；和光纤带，对于每个由光发射元件3和光接收元件4构成的光接收/发射单元，该光纤带将光发射元件3光学连接到光接收元件4，所述光纤带通过将光纤5(5a、5b、5c、5d)以并排的方式放在一起并用第一覆层材料6覆盖而形成；并且还具有电路8。
即使在具有可移动部分的情况下，只要基材可以实现弯曲能力，其就不限于具有柔性的单一基材。因此，例如，可以配置基材以便被分成至少两个。图4A和4B是示出根据本发明的光/电互连板的第三实施例的示意透视图。
如图4A所示，第三实施例的光/电互连板21可以包括：例如，作为基材的具有刚性的两个刚性板22a、22b；以及包括光发射元件3和光接收元件4的多个光接收/发射单元，其中，多个光发射元件3(3a、3b、3c、3d)被封装在一个刚性板12a上，并且多个光接收元件4(4a、4b、4c、4d)被封装在另一个刚性板12b上，其中，光纤带被封装使得对于每个包括光发射元件3和光接收元件4的光接收/发射单元将光发射元件3光学连接到光接收元件4，所述光纤带通过将光纤5(5a、5b、5c、5d)以并排的方式放在一起并覆盖第一覆层材料来形成，其中，电路8被封装以桥接两个刚性板22a、22b。
此外，如图4B所示，通过将光发射元件3a和光接收元件4b封装到一个刚性板22a上、并且将光接收元件4a和光发射元件3b封装到另一个相对的刚性板22b上可以实现双向光互连。
在图4A和4B所示的实例中，两个刚性板22a、22b被相互间隔开很远。但是，在该实施例中，刚性板可以彼此接触只要他们被分开就行。
本实施例的被分成至少两个的基材可以是柔性板。
关于具有可移动部分的基材，其配置不限于前面提到的基材被完全分开的一种。它可以具有被分开的部分，即，被部分连接的部分。图5A和5B是示出被用于根据本发明第三实施例的光/电互连板的基材的另一个实例的示意侧视图。
如图5A和5B所示，基材32是具有缺口32a以留出部分32b(见图5A)的刚性板。因此，它可以被配置成使得可移动部分的弯曲能力通过打开缺口32a并具有部分32b作为铰链来实现(见图5B)。
而且，关于具有可移动部分的基材，基材可以局部具有不同的属性。图6是示出用于根据本发明第三实施例的光/电互连板的基材的另一个实例的示意侧视图。
如图6所示，柔性板42c位于被分成两个的刚性板42a、42b之间。因此，刚性板42a、42b通过柔性板42c被整体组装以形成基材42。结果，可以配置它为实现可移动部分的弯曲能力。
除非光纤带具有被排列成直线的多个光纤5，否则，到具体光发射元件或光接收元件的耦合效率变得更低。结果，要求用于光发射元件的驱动电流更高，导致光/电互连板的功耗增加。当耦合效率更低时，光接收元件不能接收通信所必需的足够量的光。而且，期望元件性能对每个产品都有变化巨大。因此，光纤带中的光纤需要被排列成直线使得塑料光纤与所有使用中的所有光发射元件和光接收元件之间的耦合效率变得基本上相同，以增加光纤的耦合效率。
作为评估耦合效率的方式，例如，如图7所示的用于测量平面度的方法被列出。图7是用于说明如何限定本发明的光/电互连板中的平面度的部分放大横截面视图。
图7是被封装在根据本发明的光/电互连板上的光纤带7的部分放大横截面视图(对应于沿线I-I取得的图1中的光纤带7的横截面视图)。
例如，在如图7所示的具有四个光纤5a、5b、5c、5d的光纤带7的情况下，平面度被获得为距离20a与距离20b之间的最大值。距离20a是从基准线10到从基准线10向上移动的光纤5b的***位置，即到与光纤5b的***接触并且与基准线10平行的外圆周切线10a，该基准线10是与光纤带7最外端的光纤5a、5b的***同时接触的。距离20b是从基准线10到从基准线10向下移动的光纤5c的***位置，即到与光纤5c的外圆周接触并且与基准线10平行的外圆周切线10b。
以这种方式测量平面度使得能够评估耦合效率，允许预先预测通信特性而无需实际测量光接收强度。因此，一旦平面度与光接收强度之间的关系被测量，用于高对准精度封装光纤的耦合效率可以基于所获得的平面度而在之后被评估。结果，可以获得光/电互连板，其中，各个光纤具有基本上相同的***损耗(效率)，并且通信特性被改进。
在本发明的光/电互连板中，光纤带的配置不限于第一实施例中的那样而是可以以各种方式修改。例如，通过将用作光纤的一个或多个塑料光纤替换成(一个或多个)增强线路构件而将被封装到本发明的光/电互连板上的光纤带配置成包括至少一个塑料光纤和至少一个增强线路构件。
图8是示出将被封装到本发明的光/电互连板上的光纤带的第二实施例的部分放大横截面视图。
如图8所示，当例如四个光纤被放置时，光纤带27被配置成：两个塑料光纤5a、5b被相互平行地排列；作为增强构件的两个玻璃光纤9a、9b位于两个塑料光纤5a、5b的外侧，一侧一个；并且四个光纤被并排地放在一起并且被覆盖第一覆层材料6。
以这种方式将光纤带中的塑料光纤中的一个或多个替换成(一个或多个)增强线路构件可以改进平面度具有非常好的可重复能力并且可以改进通信特性。
增强线路构件9(9a、9b)被用于改进平面度，因此不需要用做通信的传输路径。因此，它可以是除塑料光纤之外的线材构件(wiremember)。例如，可以使用钢丝或光纤增强塑料(FRP)光纤构件。
使用其芯由玻璃构成的光纤(以下称作玻璃光纤)作为增强线路构件9(9a、9b)可以提供具有耐热性的光纤带。
当无源对准封装(passive alignment packing)对于光纤带的***进行时，优选地，增强线路构件的外径和塑料光纤的外径基本上相同。
当用作光纤的塑料光纤的一个或多个通过(一个或多个)增强线路构件被重新定位时，将被封装到本发明的光/电互连板上的光纤带期望被配置成两个或更少塑料光纤被彼此相邻地定位。
本发明的第三实施例是具有增强线路构件的塑料光纤带，其中，塑料光纤和增强线路构件在外径上不同，即，增强线路构件的线直径(外径)被精确调整对准。对于增强线路构件，例如，可以使用玻璃光纤。
更具体地，在其中玻璃光纤被用于增强线路构件的塑料光纤带中，任何配置都可以被允许，只要至少一个塑料光纤和至少一个玻璃光纤被相互平行排列。在该实施例中，例如，如图9所示，作为增强构件39的两个玻璃光纤39a、39b被相邻地相互平行排列；两个塑料光纤5a、5b位于两个玻璃光纤39a、39b地外侧，一侧一个；四个光纤被并排地放在一起并且被第一覆层材料6覆盖以形成光纤带37。图9示出将被封装到光/电互连板上的光纤带的第三实施例的部分放大横截面视图。
关于构成光纤带37的增强线路构件39，期望具有范围在30μm或更大到250μm或更小范围内的线直径的玻璃光纤。当玻璃光纤具有大于250μm的线直径时，玻璃光纤的最小弯曲直径变得大。因此，难以充分满足趋于尺寸下降的消费者电子产品的可移动部分的要求。而且，可靠性可能被降低，因为玻璃光纤由于重复弯曲引起断裂的概率会大大增加。另一方面，当玻璃光纤具有小于30μm的线直径时，光纤的加工能力很差，这样是工业化所不期望的。还期望玻璃光纤的线直径应该在80μm或更多到125μm或更小的范围内。使用具有在该范围内的直径的玻璃光纤可以进一步实现有利的耐重复弯曲的性能以及足够的可靠性，并且获得更稳定的传输特性。
期望在光纤带中使用的增强线路构件的数量应该考虑被用于光纤带的(一个或多个)增强线路构件的横截面面积与包括在光纤带中的(一个或多个)塑料光纤的横截面面积之间的比而被调整。使(一个或多个)塑料光纤的总和为A(mm2)，(一个或多个)玻璃光纤的总和为B(mm2)，那么数量可以基于B除以A的值(以下称作B/A值)来确定。
当B/A值过高时，玻璃光纤的刚性也过高，导致光纤带过高的刚性。因此，不利于应用到消费者电子产品的可移动部分。另一方面，当B/A值过低时，在玻璃光纤纵向上对压应力的耐力不够。结果，用于形成塑料光纤或带的树脂在高温下要经受比压应力更大的收缩力。因此，变得难以抑制在高温下保持的光纤带的变形。本发明人根据上述观点确认，当具有250μm线直径的丙烯酸类树脂塑料光纤被用作光纤构件并且使用由石英玻璃制成的玻璃光纤时，获得有B/A值在0.007或更多到0.25或更小的范围内的有利性能。
具有上述的优点，可以实现光纤带，其可以绕小半径弯曲并且具有重复弯曲的强耐性而不会损坏轮廓精确度以及光纤带的产量。使用玻璃光纤作为增强线路构件可以提供具有耐热性的光纤带。例如，即使在85℃的高温下，材料的软化或收缩不会使玻璃光纤变形并且也不会毁坏其光传输能力。因此，可以获得长期稳定性极好的光纤带。
因此，在根据本发明的光纤带中，使作为增强线路构件的玻璃光纤的直径及其数量最佳化可以得到对重复弯曲更好的耐性。
塑料光纤和增强线路构件(例如玻璃光纤)的排列顺序不被具体限制。但是，考虑到光纤带在高温下的变形以及平面度，期望它们以横向对称的方式排列。
为了如上所述在高温下获得对重复弯曲的更有利的耐性以及更稳定的传输特性，制作作为增强线路构件的玻璃光纤的线直径比塑料光纤的直径小。结果，塑料光纤的平面度可能由于各个光纤的位移等而被降低。
因此，在本发明的第四实施例中，如图10所示，在玻璃光纤49的***先前被覆盖受热只会轻微收缩且可以与玻璃光纤非常近接触的第二覆层材料45以及树脂层(用于形成带的材料)，从而使得其外径与塑料光纤5的线直径(外径)相同。在其***具有第二覆层材料45的两个玻璃光纤49a、49b被相互平行相邻地排列为增强构件49。两个塑料光纤5a、5b位于玻璃光纤49a、49b的外侧，一侧一个。四个光纤然后被并排地放在一起并且被覆盖第一覆层材料6以形成光纤带47。图10是示出了将被封装到本发明的光/电互连板上的光纤带的第四实施例的部分放大横截面视图。
关于第二覆层材料45，可以使用例如，紫外光固化树脂、热固化树脂或热塑性树脂。
结果，可以防止降低塑料光学的平面度(可以被改进)。
                        实例
实例1
接下来，为了确认在塑料光学带中的塑料光纤需要被排列成直线，如图7B所示情况的平面度被评估，其中，在具有被相互平行排列的四个塑料光纤5a、5b、5c、5d的光纤带7中，里面两个塑料光纤5b、5c中的一个光纤5b被向上移动，而另一个光纤5c被向下移动。平面度被获得为从线(以下称作基准线)10到塑料光纤5b、5c***之间的距离当中的最大值，该线10在光纤带7的两端连接两个塑料光纤5a、5d的***。注意，塑料光纤5具有1000mm的长度。
在光接收元件处的光接收强度在10μm、30μm、50μm和100μm的平面度下被评估。结果在表1中示出。
表1
  平面度[μm]                           光强[dBm]
  光接收元件a   光接收元件b   光接收元件c   光接收元件d
  10   -18.3   -18.9   -17.5   -18.6
  30   -19.2   -18.5   -17.7   -19.4
  50   -18.2   -17.8   -18.4   -19.9
  100   -18.0   -25.1   -22.6   -21.3
因此，如表1所示，当光纤带具有50μm或更小的平面度时，所有四个光接收元件都能够接收-20dBm或更大的光强度，因此通信是可能的。但是，当光纤带具有100μm的平面度时，四个光接收元件的最小光强度是-25.1dBm，因此通信是不可能的。
因此，发现塑料光学带中的塑料光纤需要排列成直线。
实例2
接下来，为了确认将光纤带中的塑料光纤中的一个或多个替换成(一个或多个)增强线路构件可以改进平面度以具有好的可重复性，如图12到15中示出的四个光纤带57A、57B、57C、57D被制造。在光纤带57A、57B、57C、57D中，六个塑料光纤被相互平行排列，并且增强线路构件被定位为使得相邻塑料光纤的数量是四个、三个、两个和一个。
即，在图11中，最外面的塑料光纤分别被增强线路构件9a、9b重新定位使得四个光纤彼此相邻。在图12中，在一端的最外面的塑料光纤和在另一端的第二最外面的塑料光纤被增强线路构件9a、9b重新定位使得三个塑料光纤彼此相邻。在图13中，在一端的最外面的塑料光纤和在另一端的第三最外面的塑料光纤被增强线路构件9a、9b重新定位使得两个塑料光纤彼此相邻。在图14中，来自一端的三个偶数或奇数塑料光纤被增强线路构件9a、9b、9c重新定位使得塑料光纤彼此分开。
关于增强线路构件9，基于石英玻璃的玻璃光纤被使用。在本实例中使用的塑料光纤5和基于石英玻璃的玻璃光纤具有1000mm的长度。
如上所述制造的四个光纤带57A、57B、57C、57D的平面度被以如实例1中类似的方式评估。结果在表2中示出。
表2
  (一个或多个)相邻光纤的数量   平面度[μm]
  4   120
  3   50
  2   25
  1   10
因此，如表2中所示，发现期望相邻塑料光纤的数量为三个或更少，因为在上述实例1中期望的是光纤带的平面度应该是±50μm或更少。
实例3
接下来，为了确认当被应用于可移动部分时，具有增强线路构件的光纤带通过精确地调整增强线路构件的线直径(外径)变得具有对重复弯曲或转动的强耐性，如图15所示的光纤带67被如下制造：两个玻璃光纤69a、69b通过在先在直径为125μm作为增强线路构件的玻璃光纤69的***上覆盖第二覆层材料65以使其外径等于直径为500μm的塑料光纤5的线直径而被形成；玻璃光纤69a、69b被彼此平行相邻地排列；塑料光纤5a、5b被定位在玻璃光纤69a、69b的外侧，一侧一个；并且这四个光纤被并排地放在一起并且被覆盖第一覆层材料6。
光纤带67被切成200mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器被用于每一个被镜面抛光的表面以将光纤带67耦合到波长为650nm的LED和功率计。然后，构成光纤带67的塑料光纤5的***损耗被测量为0.04dB。
接下来，光纤带67被从LED和功率计上暂时去耦合。光纤带67然后被放到弯曲测试机中进行耐久性测试。
测试是在7mm的弯曲直径、以及每分钟60次的重复弯曲率的条件下进行的。在100,000次的重复弯曲测试之后，光纤带67被耦合到波长为650nm的LED和功率计。然后，***损耗被测量为0.06dB。
光纤带67被分开，并且观察塑料光纤5和玻璃光纤69外形的改变。确认没有例如断裂或毁坏的劣化。
另一方面，如图16所示的光纤带77被如下制造：两个玻璃光纤79a、79b通过在先在直径为300μm作为增强线路构件的玻璃光纤79的***覆盖第二覆层材料75以使其外径等于直径为500μm的塑料光纤5的线直径而被形成；玻璃光纤79a、79b被彼此平行相邻地排列；塑料光纤5a、5b被定位在玻璃光纤79a、79b的外侧，一侧一个；并且这四个光纤被并排地放在一起并且被覆盖第一覆层材料6。
光纤带77被切成200mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器被用于每一个被镜面抛光的表面以将光纤带67耦合到波长为650nm的LED和功率计。然后，如在上述的光纤带67的情况中一样，构成光纤带77的塑料光纤5的***损耗被测量。值为6.05dB。
光纤带77被分开，并且观察塑料光纤5和玻璃光纤79外形的改变。玻璃光纤79到处都断裂。
如上所述，当增强线路材料的线直径(外径)是300μm时，没有发现由于***损耗引起的变化，但是作为增强线路构件的玻璃光纤断裂。因此，不能获得对重复弯曲的强耐性。但是，通过预先在直径(外径)为125μm的增强线路构件的***覆盖第二覆层材料以使其线直径等于塑料光纤的线直径，被得与弯曲测试之前的那些特性等同的特性。因此，确认光纤带67具有对重复弯曲的强耐性。
实例4
此外，为了确认具有增强组件的光纤带通过精确地调整增强线路构件的线直径(外径)而具有改进的耐热性，制造如图15所示的光纤带67，其中，第二覆层材料65已经被预先覆盖在直径为125μm的上述增强线路构件的***，以使其外径等于塑料光纤5的线直径。光纤带67被切成1000mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器然后被用于每一个镜面抛光的表面以将光纤带67耦合到波长为650nm的LED和功率计。随后，构成光纤带67的塑料光纤5的***损耗被测量为0.20dB。
接下来，光纤带67从LED和功率计上被暂时去耦合。光纤带67然后被缠绕在直径为100mm的线圈中，并且被放到设置到85℃温度的恒温室中进行高温测试。在24小时之后，光纤带67被从恒温室中取出，并且被再次耦合到LED和功率计。然后，测量***损耗，并且在高温测试之后损耗的增加为0.27dB。
光纤带67被分开，并且观察塑料光纤5和玻璃光纤69外形的改变。确认没有任何具体的变化。
另一方面，如图17所示的光纤带87被如下制造：两个玻璃光纤89a、89b通过在先在直径为25μm作为增强线路构件的玻璃光纤89的***覆盖第二覆层材料85以使其外径等于直径为500μm的塑料光纤5的线直径而被形成；玻璃光纤89a、89b被彼此平行相邻地排列；塑料光纤5a、5b被定位在玻璃光纤89a、89b的外侧，一侧一个；并且这四个光纤被并排地放在一起并且被覆盖第一覆层材料6。
光纤带87然后被切成1000mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器然后被用于每一个镜面抛光的表面以将光纤带87耦合到波长为650nm的LED和功率计。随后，如在上述的光纤带67的情况中一样，构成光纤带87的塑料光纤5的***损耗被测量。值为0.18dB。
而且，光纤带67被缠绕在直径为100mm的线圈中，并且被放到设置到85℃温度的恒温室中类似地进行高温测试。在24小时之后，光纤带87被从恒温室中取出。光纤带87然后被观察外形的改变。整个光纤带87轻微弯曲，并且在几处发现了大的弯曲变形。光纤带87被再次耦合到波长为650nm的LED和功率计，并且，测量***损耗。但是，通过功率计的测量失败，因为从一端进入的光不具有足够的强度到达另一端。这是可以预想的，因为***损耗由于塑料光纤5的收缩或弯曲变形而显著增加。
如上所述，当增强线路材料的线直径(外径)是25μm时，传输能力因为由于热的影响发生的材料软化或收缩而不能被连续保持。但是，通过在先在线直径(外径)为125μm的增强线路构件的***覆盖第二覆层材料以使其线直径等于塑料光纤的线直径，获得与高温测试之前的特性等同的特性。因此，确认光纤带67即使在85℃的高温下仍具有耐热性而不会由于材料的软化或收缩而遭受塑料光纤的变形或毁坏的光传输能力。
实例5
接下来，为了确认具有增强构件的光纤带通过精确地调整增强线路构件的数量即横截面面积而变得具有改进的耐热性，制造如图18所示的光纤带97，其中，直径为30μm的三个增强线路构件(由石英玻璃制成的玻璃光纤)(图18中的99a到99c)和由丙烯酸类树脂制成的直径为250μm的六个塑料光纤(图18中的5a到5f)被组合。这时，光纤带97的B/A值是0.0072。为了制造光纤带97，通过预先在增强线路构件99a到99c的***覆盖第二覆层材料95，增强线路构件99a到99c的线直径被调整为与塑料光纤的直径相同。
光纤带97被切成1000mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器然后被用于每一个镜面抛光的表面以将光纤带97耦合到波长为650nm的LED和功率计。然后，如在光纤带67的情况中一样，构成光纤带97的塑料光纤5a到5f的***损耗被测量。平均值为0.20dB。
接下来，光纤带97被暂时从LED和功率计上去耦合。光纤带97然后被缠绕在直径为100mm的线圈中，并且被放到设置到85℃温度的恒温室中进行高温测试。在24小时之后，光纤带97被从恒温室中取出，并且被再次耦合到波长为650nm的LED和功率计。***损耗被测量，并且高温测试之后损耗的增加是0.27dB。
光纤带97被分开，并且观察塑料光纤5a到5f和玻璃光纤99a到99c外形的改变。确认没有任何具体的变化。
另一方面，制造如图19所示的光纤带107，其中，直径为30μm的两个增强线路构件(由石英玻璃制成的玻璃光纤)(图19中的109a和109b)和由丙烯酸类树脂制成的直径为250μm的六个塑料光纤(图19中的5a到5f)被组合。这时，光纤带107的B/A值是0.005。为了制造光纤带107，通过预先在增强线路构件109a、109b的***覆盖第二覆层材料105，增强线路构件109a、109b的线直径被调整为与塑料光纤的直径相同。
光纤带107被切成1000mm的长度，并且其两端都被镜面抛光。绝缘套圈和连接器被用于每一个镜面抛光的表面以将光纤带107耦合到波长为650nm的LED和功率计。然后，如在光纤带67的情况中一样，构成光纤带107的塑料光纤5a到5f的传输损耗被测量。平均值为0.18dB。
接下来，光纤带107被暂时从LED和功率计上去耦合。光纤带107然后被缠绕在直径为100mm的线圈中，并且被放到设置到85℃温度的恒温室中进行高温测试。在24小时之后，光纤带107被从恒温室中取出。然后观察光纤带107外形的改变。整个光纤带有轻微弯曲，并且在几处发现了大的弯曲变形。光纤带107被再次耦合到波长为650nm的LED和功率计，测量***损耗。但是，通过功率计的测量失败，因为从一端进入的光不具有足够的强度到达另一端。这是可以预想的，因为***损耗由于塑料光纤的收缩或弯曲的影响而被显著增加。
如上所述，当增强线路构件的横截面面积总和B除以塑料光纤的横截面面积总和A的值(B/A值)是0.005时，传输能力由于受热引起的材料的软化或收缩而不能被连续保持。相反，当B/A值被使得为0.007时，与高温测试前等同的特性即使在高温测试之后也被保持。由于材料的软化或收缩引起的塑料光纤的变形或毁坏的光传输能力即使在85℃的高温下也不会发生。因此，确认其中B/A值为0.07的光纤带107具有极好的耐热性。
实例6
该实例描述了与实例5中具有相同配置的光纤带，不同的只是这里增强线路构件具有更大的线直径。即，制造如图18所示的八种不同类型的光纤带97，其中，几种直径的三个增强线路构件(由石英玻璃制成的玻璃光纤)(图18中的99a到99c)和由丙烯酸类树脂制成的直径为250μm的六个塑料光纤(图18中的5a到5f)被组合。这时，增强线路构件的直径是13μm、15μm、21μm、27μm、49μm、63μm、88μm、99μm、119μm和125μm。所以，光纤带97的B/A值是0.005、0.007、0.014、0.023、0.078、0.125、0.312、0.0454和0.500。为了制造光纤带97，通过在增强线路构件99a到99c的***预先覆盖第二覆层材料95，增强线路构件99a到99c的线直径被调整为与塑料光纤的直径相同。
光纤带97然后被放到设置到85℃温度的恒温室中进行高温测试。在24小时之后，光纤带97被从恒温室中取出。光纤带97然后被观察外形改变。对于具有0.07或较大和0.250或较小的B/A值的光纤带都没有发现具体的改变。光纤带97被再次耦合到波长为650nm的LED和功率计以确定***损耗的增加。结果在表3中示出。在B/A值的任何条件下，在高温测试之后的损耗增加是0.13dB或更低，这被确认为与高温测试之前的损耗等同。
而且，光纤带97被放到弯曲测试机中进行耐性测试。测试是在7mm的弯曲直径、以及每分钟60次的重复弯曲率的条件下进行的。在100,000次的重复弯曲测试之后的结果在表3中示出。在具有0.250或更小的B/A值的光纤带97中没有发现破断。即使在重复测试之后，光纤带在其被围绕7mm的弯曲直径弯曲时也提供平滑的弯曲。这表明柔性没有失去。因此，发现，根据本实例的光纤带97即使被应用到蜂窝电话或笔记本电脑的可移动部分(铰链)。也具有足够的柔性。
表3
  光纤带的B/A   在85℃下高温测试24小时之后的损耗增加   在100,000次弯曲测试之后的破断
  0.0043   不能测量   不存在
  0.0072   0.27dB   不存在
  0.0014   0.22dB   不存在
  0.023   0.13dB   不存在
  0.078   0.09dB   不存在
  0.125   0.04dB   不存在
  0.250   0.08dB   不存在
  0.312   0.07dB   存在
  0.454   0.08dB   存在
  0.500   0.05dB   存在
本发明的光/电互连板可应用于各种电子设备，例如，蜂窝电话、数字静止摄像机、数字视频摄像机、个人计算机、液晶显示器电视机等等。
虽然本发明的优选实施例已经在上面描述和图示，但是应该理解这些是本发明的实例不应该被看作是限制。添加、省略、替换和其他变化可以被做出而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不应该被看作是由前面的描述限制，而是仅仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (15)

1.一种光/电互连板，包括：
包括电路的基材；
多个光接收/发射单元，每个单元都由封装在所述基材上的光发射元件和光接收元件构成；以及
光纤带，对于每个所述光接收/发射单元，该光纤带将所述光发射元件连接到所述光接收元件，并且该光纤带通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成。
2.根据权利要求1所述的光/电互连板，其中，所述基材由单个部分构成。
3.根据权利要求1所述的光/电互连板，其中，所述基材由被分成至少两个的部分构成，在其中一个上放置所述光发射元件，而在另一个上放置所述光接收元件。
4.根据权利要求1所述的光/电互连板，其中，所述基材由被分成至少两个的部分构成，并且在所述部分的每一个上放置一个或多个所述光发射元件和一个或多个所述光接收元件。
5.根据权利要求1所述的光/电互连板，其中，构成所述光纤带的所述光纤在其纵向上被基本彼此平行地排列。
6.根据权利要求1所述的光/电互连板，其中，所述光纤带包括至少一个塑料光纤和至少一个增强线路构件。
7.根据权利要求6所述的光/电互连板，其中，所述增强线路构件是玻璃光纤。
8.根据权利要求6所述的光/电互连板，其中，所述塑料光纤和所述增强光纤构件具有基本上相同的外径。
9.根据权利要求8所述的光/电互连板，其中，所述光纤具有50μm或更小的平面度，所述平面度被获得为从基准线到其它光纤外圆周的距离当中的最大值，该基准线与被排列的光纤的两个最外面的光纤的***同时接触。
10.根据权利要求6到9所述的光/电互连板，其中，所述增强线路构件被定位成使得三个或更少的塑料光纤彼此相邻。
11.根据权利要求6所述的光/电互连板，其中，所述光纤的增强光纤构件和塑料光纤在外径上互不相同。
12.根据权利要求11所述的光/电互连板，其中，当所述光纤带包括作为塑料光纤的直径为250μm的丙烯酸类树脂光纤和作为增强线路构件的石英玻璃的玻璃光纤时，所述增强线路构件的横截面面积B的总和除以所述塑料光纤的横截面面积A的总和的值在0.007到0.25的范围内。
13.根据权利要求11所述的光/电互连板，其中，所述增强线路构件在其***上具有第二覆层材料，以便具有与所述塑料光纤的外径基本相同的外径。
14.根据权利要求11所述的光/电互连板，其中，所述塑料光纤和所述增强线路构件以横向对称的方式排列。
15.一种光/电互连板的耦合效率的评估方法，其中，光/电互连板包括：
包括电路的基材；
多个光接收/发射单元，其中，每个单元都由封装在所述基材上的光发射元件和光接收元件构成；以及
光纤带，对于每个光接收/发射单元，该光纤带将所述光发射元件连接到所述光接收元件，并且该光纤带通过将用于所述单元的光纤并排地放在一起并且用第一覆层材料覆盖而形成，使用该光纤带以获得从基准线到其它光纤外圆周的距离当中的最大值作为平面度，该基准线与被排列的光纤的两个最外面的光纤的***同时接触。
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