CN1248327A - 光纤柔性薄片的层状结构 - Google Patents

Abstract

光纤柔性薄片(1),其包括粘合在互相层压的两柔性薄片(3,7)之间的光纤。底部柔性塑料片(3)的表面用一种压敏粘合剂(5)涂敷,且光纤通过该粘合剂(5)粘合在该片上。具有同样的涂层(9)的上部薄片(7)放置在该接触光纤的底板薄片(3)上,去除位于该薄片之间的空气。该薄片采用两叠加的橡胶板(11,13)形成的橡胶包来互相压紧,从而仅仅通过该粘合剂涂层(5,9)将该薄片互相粘合起来。选取的该粘合剂具有低的玻璃态转化温度比如－50℃,且在该薄片光缆将要使用的温度范围内显示出粘弹性。该薄片的层状结构是在工作温度范围的上限的温度采用适当的压力而制成。这使得在加压操作中光纤产生低的机械应力。该光纤不是完全固定在该薄片中,当弯曲该光纤柔性薄片时允许它们移动少许,从而光纤柔性薄片(1)可作相当急剧的弯曲。而且,在层压过程中形成的微弯可得到松弛并因此而消除。这使得在光纤中产生较低的衰减。

Description

光纤柔性薄片的层状结构

技术领域

本发明涉及光纤柔性薄片，即其间布置有光纤的两柔性片材的制造。

背景技术

通信***的未来需求包括在所用的设备中增加元件密度和较大的带宽。计算机、电信等的数据速率在持久地增加。由于空间上的限制和薄电子线路的高阻抗特性，印刷电路板PCB上的较高的元件密度导致在底板BP上提供足够数目的电连接中产生困难。由于光纤显示出大的带宽和低的信号损失，用在电路板内部和电路板之间信号传输的光学互连可减少这些问题。

因此，自从很久以来就在长距离宽带通信中很好地建立的光通信，也被引入到通信交换和计算机等内的近程应用中来。对于这样的应用光学互连的数目将变得重要。然而大量的安装在PCB或BP上或连接在那里的松散的光纤将导致难于管理的制造实践。光纤管理是为了成功地实现近程光纤互连的应用而必须解决的关键因素之一。一个实际采用的方法是采用一物理的或几何的分立的光学层面来收纳全部光学连接。一种适合这样近程的分立的光学互连介质包括固定在称作光纤柔性薄片的柔性基片上或中的光纤。

该光纤柔性薄片技术已经被AT&T公司在Burack等的美国专利US5259051中公开。该专利公开了光纤如何在粘合剂涂敷的表面采用一旋转的轮子来布线。此外，该专利描述了光纤如何在两塑料薄片之间采用两加热的滚筒来密封。AT&T的技术包括一热塑性填充物，该填充物是为了密封和保护光纤而在该层状结构形成之前作为一附加层而加入到该底部薄片中。该热塑性填充物，通过两加热的将上部薄片压到该热塑性层的滚筒来熔化，从而密封该光纤柔性薄片。为了熔化该填充物且为了层压该柔性薄片时不滞留空气，需要较高的温度和层压压力。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种用来制造柔性薄片的方法和装置，该柔性薄片使用能在小曲率下弯曲的光纤。

本发明的另一个目的是提供一种用来制造柔性薄片的方法和装置，该柔性薄片使用不使光纤经受高温或局部机械应力的光纤。

因此，本发明所要解决的问题是如何制造一种能允许它剧烈弯曲的光纤柔性薄片，和尤其是如何制造该柔性薄片，从而使得单根的光纤不经受不满意的应力比如当该柔性薄片被制造或弯曲时的微弯。尤其是该问题包括如何达到在该柔性薄片中光纤有略微可动性。

因此，通常光纤柔性薄片包括粘合在互相层叠的两柔性薄片之间的光纤。为了制造该柔性薄片，一底部柔性塑料片或底部薄片的表面用一种压敏粘合剂涂敷，然后光纤沿预定的路径施加到该涂敷的表面，并通过粘合剂而粘合在底部薄片上。一与该底部薄片相同的上部薄片放置在该底部薄片的表面，从而其具有压敏粘合剂的表面将与光纤接触，在该薄片之间的空气被排出，上部薄片和底部薄片适当加热并互相压紧，以使它们仅通过该压敏粘合剂的涂层而相互粘合在一起。选取的粘合剂要具有较低的玻璃态转化温度如-50℃且至少在该柔性薄片的将要使用的温度范围内显示出粘弹性。加压温度仅位于操作温度范围的最高部分之上或其中。

在该制造方法中薄片之间没有使用附加的热塑性填充物。该压敏粘合剂的类型和厚度必须适当选取。压敏粘合剂通常可在相当低的温度例如大约70℃进行处理。这将与必须用在所引用的美国专利中的热塑性聚氨酯的130-160℃范围的温度形成对比。光纤的丙烯酸初始涂层在这样高的温度下可能退化。此外，当温度降低时压敏粘合剂通常不固化，即该柔性薄片在-40-80℃范围的工作温度时这样的粘合剂显示出粘弹性状。该粘合剂的粘弹性使得该封闭的光纤，在当该完成的柔性薄片使用时在周围温度下，在该层状结构中微略移动成为可能。在该层压过程中引起的微弯将因此而松弛，使得在该柔性薄片中的光纤有非常低的光衰减。

如果加热的滚筒用来在层压过程中将该两薄片互相压紧，为了制造没有封闭的气泡的层状件必须施加高的滚筒压力。已经表明在该滚压操作中由于局部压力而容易在光纤中形成微裂纹。尤其是存在一导致光纤以很小的半径弯曲的一定的危险，比如大约等于在光纤互相交叉处的光纤区域的半径。这对于真空层压过程来说是可以避免的，该真空层压过程更快，并且通常使该光纤经受最小的机械应力。于是在该层压过程中的总压力可变得更小，这更减小了光纤在光纤交叉处以过小的半径弯曲的危险。

在这样的光纤柔性薄片中，该两薄片仅仅通过同样的粘合剂来互相粘合，与该光纤通过在该光纤布置在该薄片之一上的初始步骤过程中它们被粘合的同样的粘合剂而粘合在该薄片上一样。因此该光纤完全嵌入到压敏粘合剂中，该压敏粘合剂充分充满了该柔性薄片之间的除该光纤所占空间的全部空间。该两层粘合剂层可具有小于该嵌入的光纤外径的整个厚度，于是在该完成的柔性薄片中柔性部件薄片的相对表面之间的距离，在远离该光纤的位置，将通常小于该光纤的外径，其中光纤位于的位置在该薄片部件的外表面处形成低的***。

本发明的其它的目的和优点将在随后的描述中阐明，且从该描述中将部分上变得明显，或者可通过本发明的实践而有所了解。本发明的目的和优点可通过在所附的权利要求中所特别指出的方法、工艺、手段和其结合而实现和获得。

附图的简要说明

虽然本发明的新颖特征在附加的权利要求中特别阐明，但是关于本发明的组成和内容、上述和其它特征的完整理解可从对下面给出的无限制的实施例参照附图的详细描述而获得，且对本发明将有更好的理解，其中：

图1是一层压设备的横截面图，其具有一用于形成在其中放置的光纤柔性薄片的组件，在该组件所在的位置显示该设备，且该组件可放入该设备中并可从中移出；

图2是与图1类似的横截面图，显示出在抽空阶段的该设备；

图3是与图1类似的横截面图，显示出在层压阶段的该设备；和

图4是显示嵌入在两塑料薄片之间的光纤的横截面图。

最佳实施方式的详细描述

在图1中显示了用来层压光纤柔性薄片1的设备的示意性横剖面图。该柔性薄片1包括一由在其表面之一上涂敷有压敏粘合剂层5的柔性塑料片材制成的底部薄片3，参见图4中的截面图。光纤6，参见图4，沿适当的路径施加到有粘合剂的表面。上部薄片7与底部薄片3完全相同，且在其底表面上有粘合剂涂层9，并放置在底部薄片3的粘合剂涂敷的表面上。该柔性薄片结构1放置在一柔性橡胶底片11上，其中该底片放在该设备的底面，且位于在实际层压过程中将形成的封闭腔的底部。该橡胶底片11超过薄片3、7的边缘延伸。一柔性橡胶上片13位于该柔性薄片组件上方一定距离，且仅仅在其附着于盖子15，尤其是边界17的较低部分的边缘部分，从该盖子15向下突出。在该上片13的上侧和该盖子15的内侧之间的空间形成一封闭的空腔18，该空腔通过具有关闭阀23、25的管19、21分别连接于一真空泵27和自由空气。在图1所示的位置，阀23、25是这样来设定的，使得在上片13上方的空腔18形成真空，从而使该片上升且与盖子15的内表面在其主要部分上接触。

然后，与该附着的橡胶片13一起的盖子15下降，与该设备的底面接触，通过封口29形成该柔性薄片组件1的气密外壳，其中该封口29布置在边界17的面向下的边缘表面且与所述底表面接触，如图2所示。这样形成的封闭的空腔通过具有分别与真空泵27和自由空气相连通的关闭阀35、37的管31、33，其中安装在该设备的底表面的管位于该底片11一侧的位置，该位置在盖子边界17内。该设备始终保持在适于层压的温度。阀35、37这样设定，使得真空泵27连接于该空腔，然后从中抽出空气，尤其是在薄片3、7之间所留的空气。

然后，在该上片上方的盖子空腔18的阀23、25这样设定，参见图3，使得真空泵27断开，允许自由空气进入空腔18。由于该包围柔性薄片组件1的空腔的真空作用，外界大气压将作用在上橡胶片13上，将紧紧地压住该柔性薄片组件的组分薄片3、7，但是两者之间仍然是柔软的。当然，如果需要较高的层压压力，管21可改为连接于一泵，未示出，用以在层压过程中提供高于外界压力的压力，但是在大多数情况下外界空气压力足够了。在适当的时间段之后，上部的阀23、25设定得再次与真空泵27连接，从而上片13被从该柔性薄片组件1上提升，通过适当设定底部阀35、37来允许空气进入包围该柔性薄片的空腔。盖子15提升，该完成的层状的柔性薄片从该设备中移开，进行冷却。

因此，在保持的温度下，通过该设备经受从该液压型层压方法获得的非常平滑分布的压力，且采用的适当的压力最好是外界大气压，该柔性薄片部件互相层压，该两薄片部件3、7仅仅通过同样的粘合剂层5、9而互相粘合在一起，其中粘合层之一也用来沿预定的路径在光纤的初始位置将光纤粘结到薄片3上。如果对用于将光纤粘到底部薄片3的压敏粘合剂的类型和厚度进行正确选取，那么不需要另外的粘合剂材料。该粘合剂应具有低于该柔性薄片1应用的温度范围的玻璃态转化温度，也就是低于其工作温度范围，尤其是低于0℃且最好是低于-50℃，并且它应具有良好的高温性能。

压敏粘合剂可在相当低的温度进行处理，在大多数情况下该温度高于或在工作温度范围的最高部分，典型的是大约70℃的温度。于是在层压过程中不存在嵌入到该柔性薄片中的光纤的标准丙烯酸初始涂层将退化的危险。此外，典型的压敏粘合剂在典型的外界温度附近显示出对于温度的粘弹性状，例如至少在-40℃至80℃的工作温度范围内，因此即使对于相对低的温度也不固化。该粘合剂在工作温度范围内的粘弹性能允许被封闭的光纤在该层状结构中略微移动。在层压过程中引起的微弯将因此具有松弛的能力，使得结合在该柔性薄片1中的光纤有非常低的光衰减。

该真空层压方法很快，采用相对低的总压力，且没有使用局部压力。该较低的层压压力降低了光纤中形成微裂纹的危险。尽管如此，在光纤与另一光纤交叉的区域可能存在产生剧烈弯曲的危险，但是该层压所需要的较低的层压压力导致其交叉处的光纤柔和地弯曲。由于该粘合剂的粘弹性，这样急剧的微弯将可能具有松弛的可能性，如同已经讨论的那样。

底部薄片和上部薄片3、7可由聚酰亚胺材料制成，例如具有大约50μm的厚度。粘合剂涂层5、9的典型厚度大约是100μm，所包围的光纤6具有一初始保护涂层，外径大约是250μm，尤其参见图4中的截面图，光纤6整个地嵌入粘合剂涂层材料中。

因此已经描述了一种方法，当制造光学柔性薄片时该方法允许轻度的层压，导致光学柔性薄片有非常小的形成微裂纹的危险和对在该柔性薄片中的光波导的同样的伤害。

虽然已经描述和阐明了本发明的特定的实施例，然而可认识到许多另外的优点、改进和变化可容易地由那些该领域的技术人员作出。因此，本发明在其较宽的方面不局限于在此所描述的特定内容、典型装置和列举的例子。因此，可以作出各种改进而没有脱离由所附的权利要求及其等效内容所限定的总的发明思想的精神或范围。因此应当明白，所附的权利要求旨在覆盖所有的落在本发明的真正精神和范围的这样的改进和变化。

Claims (12)

1.一种制造光纤柔性薄片的方法，其包括下列步骤：

提供一底部薄片和一上部薄片，

用一压敏粘合剂涂敷该底部薄片的顶表面，

沿预定的路径将光纤施加到该涂敷过的底部薄片的上表面，通过该粘合剂粘合到该底部薄片上，

将该上部薄片粘合到底部薄片的上表面包围该光纤，

其特征在于：

在将该上部薄片粘合之前该上部薄片的底表面涂敷有压敏粘合剂，

在将该上部薄片粘合过程中，上部薄片放置在该底部薄片的上表面，在该上表面的该底表面的压敏粘合剂至少与该光纤直接接触，

将在底表面的压敏粘合剂直接与该光纤粘合，且直接与在该顶表面的压敏粘合剂粘合，通过施加均匀分布的压力，尤其是一静压型的压力，作用在该薄片上用来使上部薄片和底部薄片互相压紧从而仅仅通过该压敏粘合剂将它们彼此粘合。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过施加一均匀分布的压力，将底表面的压敏粘合剂直接粘合到该光纤及在该顶表面的压敏粘合剂上之前，有一去除位于底部薄片和上部薄片之间的空气的步骤。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，该粘合剂具有低的玻璃化转变温度，尤其是低于0℃，且更特别是低于-50℃的玻璃态转化温度。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，该粘合剂具有良好的高温性能，使它可在低于100℃的温度和高于通常的外界温度进行处理，尤其是高于或大体上等于70℃。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，该粘合剂至少在该光纤柔性薄片的打算使用的温度有粘弹性状，尤其是在-40℃至80℃之间的温度。

6.一种光纤柔性薄片，其包括粘合在两柔性薄片之间的光纤，其特征在于，该两柔性薄片仅仅通过与该光纤粘合在该两柔性薄片的同样的粘合剂而互相粘合。

7.一种如权利要求6所述的光纤柔性薄片，其特征在于，该粘合剂是一种压敏粘合剂。

8.一种光纤柔性薄片，其包括粘合在两柔性薄片之间的光纤，其特征在于，该光纤嵌入压敏粘合剂中，该粘合剂大体上充满在该柔性薄片之间的除该光纤所占的空间外的整个空间。

9.一种如权利要求6-8中任一项所述的光纤柔性薄片，其特征在于，在该柔性薄片的相对表面之间的距离，在远离该光纤的位置小于该光纤的外径。

10.一种如权利要求6-9中任一项所述的光纤柔性薄片，其特征在于，该粘合剂有低的玻璃态转化温度，尤其是低于0℃，且更特别是低于-50℃的玻璃态转化温度。

11.一种如权利要求6-10中任一项所述的光纤柔性薄片，其特征在于，该粘合剂具有良好的高温性能，使它可在低于100℃的温度和高于通常的外界温度进行处理，尤其是高于或大体上等于70℃。

12.一种如权利要求6-11中任一项所述的光纤柔性薄片，其特征在于，该粘合剂至少在该光纤柔性薄片的打算使用的温度有粘弹性状，尤其是在-40℃至80℃之间的温度。

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