專利名稱：光纖柔性薄片的層狀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖柔性薄片，即其間布置有光纖的兩柔性片材的制造。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)的未來需求包括在所用的設(shè)備中增加元件密度和較大的帶寬。計(jì)算機(jī)、電信等的數(shù)據(jù)速率在持久地增加。由于空間上的限制和薄電子線路的高阻抗特性，印刷電路板PCB上的較高的元件密度導(dǎo)致在底板BP上提供足夠數(shù)目的電連接中產(chǎn)生困難。由于光纖顯示出大的帶寬和低的信號(hào)損失，用在電路板內(nèi)部和電路板之間信號(hào)傳輸?shù)墓鈱W(xué)互連可減少這些問題。
因此，自從很久以來就在長(zhǎng)距離寬帶通信中很好地建立的光通信，也被引入到通信交換和計(jì)算機(jī)等內(nèi)的近程應(yīng)用中來。對(duì)于這樣的應(yīng)用光學(xué)互連的數(shù)目將變得重要。然而大量的安裝在PCB或BP上或連接在那里的松散的光纖將導(dǎo)致難于管理的制造實(shí)踐。光纖管理是為了成功地實(shí)現(xiàn)近程光纖互連的應(yīng)用而必須解決的關(guān)鍵因素之一。一個(gè)實(shí)際采用的方法是采用一物理的或幾何的分立的光學(xué)層面來收納全部光學(xué)連接。一種適合這樣近程的分立的光學(xué)互連介質(zhì)包括固定在稱作光纖柔性薄片的柔性基片上或中的光纖。
該光纖柔性薄片技術(shù)已經(jīng)被AT&T公司在Burack等的美國(guó)專利US5259051中公開。該專利公開了光纖如何在粘合劑涂敷的表面采用一旋轉(zhuǎn)的輪子來布線。此外，該專利描述了光纖如何在兩塑料薄片之間采用兩加熱的滾筒來密封。AT&T的技術(shù)包括一熱塑性填充物，該填充物是為了密封和保護(hù)光纖而在該層狀結(jié)構(gòu)形成之前作為一附加層而加入到該底部薄片中。該熱塑性填充物，通過兩加熱的將上部薄片壓到該熱塑性層的滾筒來熔化，從而密封該光纖柔性薄片。為了熔化該填充物且為了層壓該柔性薄片時(shí)不滯留空氣，需要較高的溫度和層壓壓力。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來制造柔性薄片的方法和裝置，該柔性薄片使用能在小曲率下彎曲的光纖。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用來制造柔性薄片的方法和裝置，該柔性薄片使用不使光纖經(jīng)受高溫或局部機(jī)械應(yīng)力的光纖。
因此，本發(fā)明所要解決的問題是如何制造一種能允許它劇烈彎曲的光纖柔性薄片，和尤其是如何制造該柔性薄片，從而使得單根的光纖不經(jīng)受不滿意的應(yīng)力比如當(dāng)該柔性薄片被制造或彎曲時(shí)的微彎。尤其是該問題包括如何達(dá)到在該柔性薄片中光纖有略微可動(dòng)性。
因此，通常光纖柔性薄片包括粘合在互相層疊的兩柔性薄片之間的光纖。為了制造該柔性薄片，一底部柔性塑料片或底部薄片的表面用一種壓敏粘合劑涂敷，然后光纖沿預(yù)定的路徑施加到該涂敷的表面，并通過粘合劑而粘合在底部薄片上。一與該底部薄片相同的上部薄片放置在該底部薄片的表面，從而其具有壓敏粘合劑的表面將與光纖接觸，在該薄片之間的空氣被排出，上部薄片和底部薄片適當(dāng)加熱并互相壓緊，以使它們僅通過該壓敏粘合劑的涂層而相互粘合在一起。選取的粘合劑要具有較低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度如-50℃且至少在該柔性薄片的將要使用的溫度范圍內(nèi)顯示出粘彈性。加壓溫度僅位于操作溫度范圍的最高部分之上或其中。
在該制造方法中薄片之間沒有使用附加的熱塑性填充物。該壓敏粘合劑的類型和厚度必須適當(dāng)選取。壓敏粘合劑通常可在相當(dāng)?shù)偷臏囟壤绱蠹s70℃進(jìn)行處理。這將與必須用在所引用的美國(guó)專利中的熱塑性聚氨酯的130-160℃范圍的溫度形成對(duì)比。光纖的丙烯酸初始涂層在這樣高的溫度下可能退化。此外，當(dāng)溫度降低時(shí)壓敏粘合劑通常不固化，即該柔性薄片在-40-80℃范圍的工作溫度時(shí)這樣的粘合劑顯示出粘彈性狀。該粘合劑的粘彈性使得該封閉的光纖，在當(dāng)該完成的柔性薄片使用時(shí)在周圍溫度下，在該層狀結(jié)構(gòu)中微略移動(dòng)成為可能。在該層壓過程中引起的微彎將因此而松弛，使得在該柔性薄片中的光纖有非常低的光衰減。
如果加熱的滾筒用來在層壓過程中將該兩薄片互相壓緊，為了制造沒有封閉的氣泡的層狀件必須施加高的滾筒壓力。已經(jīng)表明在該滾壓操作中由于局部壓力而容易在光纖中形成微裂紋。尤其是存在一導(dǎo)致光纖以很小的半徑彎曲的一定的危險(xiǎn)，比如大約等于在光纖互相交叉處的光纖區(qū)域的半徑。這對(duì)于真空層壓過程來說是可以避免的，該真空層壓過程更快，并且通常使該光纖經(jīng)受最小的機(jī)械應(yīng)力。于是在該層壓過程中的總壓力可變得更小，這更減小了光纖在光纖交叉處以過小的半徑彎曲的危險(xiǎn)。
在這樣的光纖柔性薄片中，該兩薄片僅僅通過同樣的粘合劑來互相粘合，與該光纖通過在該光纖布置在該薄片之一上的初始步驟過程中它們被粘合的同樣的粘合劑而粘合在該薄片上一樣。因此該光纖完全嵌入到壓敏粘合劑中，該壓敏粘合劑充分充滿了該柔性薄片之間的除該光纖所占空間的全部空間。該兩層粘合劑層可具有小于該嵌入的光纖外徑的整個(gè)厚度，于是在該完成的柔性薄片中柔性部件薄片的相對(duì)表面之間的距離，在遠(yuǎn)離該光纖的位置，將通常小于該光纖的外徑，其中光纖位于的位置在該薄片部件的外表面處形成低的隆起。
本發(fā)明的其它的目的和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的描述中闡明，且從該描述中將部分上變得明顯，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而有所了解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可通過在所附的權(quán)利要求中所特別指出的方法、工藝、手段和其結(jié)合而實(shí)現(xiàn)和獲得。
附圖的簡(jiǎn)要說明雖然本發(fā)明的新穎特征在附加的權(quán)利要求中特別闡明，但是關(guān)于本發(fā)明的組成和內(nèi)容、上述和其它特征的完整理解可從對(duì)下面給出的無限制的實(shí)施例參照附圖的詳細(xì)描述而獲得，且對(duì)本發(fā)明將有更好的理解，其中

圖1是一層壓設(shè)備的橫截面圖，其具有一用于形成在其中放置的光纖柔性薄片的組件，在該組件所在的位置顯示該設(shè)備，且該組件可放入該設(shè)備中并可從中移出；圖2是與圖1類似的橫截面圖，顯示出在抽空階段的該設(shè)備；圖3是與圖1類似的橫截面圖，顯示出在層壓階段的該設(shè)備；和圖4是顯示嵌入在兩塑料薄片之間的光纖的橫截面圖。
最佳實(shí)施方式的詳細(xì)描述在圖1中顯示了用來層壓光纖柔性薄片1的設(shè)備的示意性橫剖面圖。該柔性薄片1包括一由在其表面之一上涂敷有壓敏粘合劑層5的柔性塑料片材制成的底部薄片3，參見圖4中的截面圖。光纖6，參見圖4，沿適當(dāng)?shù)穆窂绞┘拥接姓澈蟿┑谋砻?。上部薄?與底部薄片3完全相同，且在其底表面上有粘合劑涂層9，并放置在底部薄片3的粘合劑涂敷的表面上。該柔性薄片結(jié)構(gòu)1放置在一柔性橡膠底片11上，其中該底片放在該設(shè)備的底面，且位于在實(shí)際層壓過程中將形成的封閉腔的底部。該橡膠底片11超過薄片3、7的邊緣延伸。一柔性橡膠上片13位于該柔性薄片組件上方一定距離，且僅僅在其附著于蓋子15，尤其是邊界17的較低部分的邊緣部分，從該蓋子15向下突出。在該上片13的上側(cè)和該蓋子15的內(nèi)側(cè)之間的空間形成一封閉的空腔18，該空腔通過具有關(guān)閉閥23、25的管19、21分別連接于一真空泵27和自由空氣。在圖1所示的位置，閥23、25是這樣來設(shè)定的，使得在上片13上方的空腔18形成真空，從而使該片上升且與蓋子15的內(nèi)表面在其主要部分上接觸。
然后，與該附著的橡膠片13一起的蓋子15下降，與該設(shè)備的底面接觸，通過封口29形成該柔性薄片組件1的氣密外殼，其中該封口29布置在邊界17的面向下的邊緣表面且與所述底表面接觸，如圖2所示。這樣形成的封閉的空腔通過具有分別與真空泵27和自由空氣相連通的關(guān)閉閥35、37的管31、33，其中安裝在該設(shè)備的底表面的管位于該底片11一側(cè)的位置，該位置在蓋子邊界17內(nèi)。該設(shè)備始終保持在適于層壓的溫度。閥35、37這樣設(shè)定，使得真空泵27連接于該空腔，然后從中抽出空氣，尤其是在薄片3、7之間所留的空氣。
然后，在該上片上方的蓋子空腔18的閥23、25這樣設(shè)定，參見圖3，使得真空泵27斷開，允許自由空氣進(jìn)入空腔18。由于該包圍柔性薄片組件1的空腔的真空作用，外界大氣壓將作用在上橡膠片13上，將緊緊地壓住該柔性薄片組件的組分薄片3、7，但是兩者之間仍然是柔軟的。當(dāng)然，如果需要較高的層壓壓力，管21可改為連接于一泵，未示出，用以在層壓過程中提供高于外界壓力的壓力，但是在大多數(shù)情況下外界空氣壓力足夠了。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間段之后，上部的閥23、25設(shè)定得再次與真空泵27連接，從而上片13被從該柔性薄片組件1上提升，通過適當(dāng)設(shè)定底部閥35、37來允許空氣進(jìn)入包圍該柔性薄片的空腔。蓋子15提升，該完成的層狀的柔性薄片從該設(shè)備中移開，進(jìn)行冷卻。
因此，在保持的溫度下，通過該設(shè)備經(jīng)受從該液壓型層壓方法獲得的非常平滑分布的壓力，且采用的適當(dāng)?shù)膲毫ψ詈檬峭饨绱髿鈮?，該柔性薄片部件互相層壓，該兩薄片部?、7僅僅通過同樣的粘合劑層5、9而互相粘合在一起，其中粘合層之一也用來沿預(yù)定的路徑在光纖的初始位置將光纖粘結(jié)到薄片3上。如果對(duì)用于將光纖粘到底部薄片3的壓敏粘合劑的類型和厚度進(jìn)行正確選取，那么不需要另外的粘合劑材料。該粘合劑應(yīng)具有低于該柔性薄片1應(yīng)用的溫度范圍的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，也就是低于其工作溫度范圍，尤其是低于0℃且最好是低于-50℃，并且它應(yīng)具有良好的高溫性能。
壓敏粘合劑可在相當(dāng)?shù)偷臏囟冗M(jìn)行處理，在大多數(shù)情況下該溫度高于或在工作溫度范圍的最高部分，典型的是大約70℃的溫度。于是在層壓過程中不存在嵌入到該柔性薄片中的光纖的標(biāo)準(zhǔn)丙烯酸初始涂層將退化的危險(xiǎn)。此外，典型的壓敏粘合劑在典型的外界溫度附近顯示出對(duì)于溫度的粘彈性狀，例如至少在-40℃至80℃的工作溫度范圍內(nèi)，因此即使對(duì)于相對(duì)低的溫度也不固化。該粘合劑在工作溫度范圍內(nèi)的粘彈性能允許被封閉的光纖在該層狀結(jié)構(gòu)中略微移動(dòng)。在層壓過程中引起的微彎將因此具有松弛的能力，使得結(jié)合在該柔性薄片1中的光纖有非常低的光衰減。
該真空層壓方法很快，采用相對(duì)低的總壓力，且沒有使用局部壓力。該較低的層壓壓力降低了光纖中形成微裂紋的危險(xiǎn)。盡管如此，在光纖與另一光纖交叉的區(qū)域可能存在產(chǎn)生劇烈彎曲的危險(xiǎn)，但是該層壓所需要的較低的層壓壓力導(dǎo)致其交叉處的光纖柔和地彎曲。由于該粘合劑的粘彈性，這樣急劇的微彎將可能具有松弛的可能性，如同已經(jīng)討論的那樣。
底部薄片和上部薄片3、7可由聚酰亞胺材料制成，例如具有大約50μm的厚度。粘合劑涂層5、9的典型厚度大約是100μm，所包圍的光纖6具有一初始保護(hù)涂層，外徑大約是250μm，尤其參見圖4中的截面圖，光纖6整個(gè)地嵌入粘合劑涂層材料中。
因此已經(jīng)描述了一種方法，當(dāng)制造光學(xué)柔性薄片時(shí)該方法允許輕度的層壓，導(dǎo)致光學(xué)柔性薄片有非常小的形成微裂紋的危險(xiǎn)和對(duì)在該柔性薄片中的光波導(dǎo)的同樣的傷害。
雖然已經(jīng)描述和闡明了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，然而可認(rèn)識(shí)到許多另外的優(yōu)點(diǎn)、改進(jìn)和變化可容易地由那些該領(lǐng)域的技術(shù)人員作出。因此，本發(fā)明在其較寬的方面不局限于在此所描述的特定內(nèi)容、典型裝置和列舉的例子。因此，可以作出各種改進(jìn)而沒有脫離由所附的權(quán)利要求及其等效內(nèi)容所限定的總的發(fā)明思想的精神或范圍。因此應(yīng)當(dāng)明白，所附的權(quán)利要求旨在覆蓋所有的落在本發(fā)明的真正精神和范圍的這樣的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種制造光纖柔性薄片的方法，其包括下列步驟提供一底部薄片和一上部薄片，用一壓敏粘合劑涂敷該底部薄片的頂表面，沿預(yù)定的路徑將光纖施加到該涂敷過的底部薄片的上表面，通過該粘合劑粘合到該底部薄片上，將該上部薄片粘合到底部薄片的上表面包圍該光纖，其特征在于在將該上部薄片粘合之前該上部薄片的底表面涂敷有壓敏粘合劑，在將該上部薄片粘合過程中，上部薄片放置在該底部薄片的上表面，在該上表面的該底表面的壓敏粘合劑至少與該光纖直接接觸，將在底表面的壓敏粘合劑直接與該光纖粘合，且直接與在該頂表面的壓敏粘合劑粘合，通過施加均勻分布的壓力，尤其是一靜壓型的壓力，作用在該薄片上用來使上部薄片和底部薄片互相壓緊從而僅僅通過該壓敏粘合劑將它們彼此粘合。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在通過施加一均勻分布的壓力，將底表面的壓敏粘合劑直接粘合到該光纖及在該頂表面的壓敏粘合劑上之前，有一去除位于底部薄片和上部薄片之間的空氣的步驟。
3.一種如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該粘合劑具有低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，尤其是低于0℃，且更特別是低于-50℃的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。
4.一種如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該粘合劑具有良好的高溫性能，使它可在低于100℃的溫度和高于通常的外界溫度進(jìn)行處理，尤其是高于或大體上等于70℃。
5.一種如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該粘合劑至少在該光纖柔性薄片的打算使用的溫度有粘彈性狀，尤其是在-40℃至80℃之間的溫度。
6.一種光纖柔性薄片，其包括粘合在兩柔性薄片之間的光纖，其特征在于，該兩柔性薄片僅僅通過與該光纖粘合在該兩柔性薄片的同樣的粘合劑而互相粘合。
7.一種如權(quán)利要求6所述的光纖柔性薄片，其特征在于，該粘合劑是一種壓敏粘合劑。
8.一種光纖柔性薄片，其包括粘合在兩柔性薄片之間的光纖，其特征在于，該光纖嵌入壓敏粘合劑中，該粘合劑大體上充滿在該柔性薄片之間的除該光纖所占的空間外的整個(gè)空間。
9.一種如權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的光纖柔性薄片，其特征在于，在該柔性薄片的相對(duì)表面之間的距離，在遠(yuǎn)離該光纖的位置小于該光纖的外徑。
10.一種如權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的光纖柔性薄片，其特征在于，該粘合劑有低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，尤其是低于0℃，且更特別是低于-50℃的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。
11.一種如權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的光纖柔性薄片，其特征在于，該粘合劑具有良好的高溫性能，使它可在低于100℃的溫度和高于通常的外界溫度進(jìn)行處理，尤其是高于或大體上等于70℃。
12.一種如權(quán)利要求6-11中任一項(xiàng)所述的光纖柔性薄片，其特征在于，該粘合劑至少在該光纖柔性薄片的打算使用的溫度有粘彈性狀，尤其是在-40℃至80℃之間的溫度。
全文摘要
光纖柔性薄片(1),其包括粘合在互相層壓的兩柔性薄片(3,7)之間的光纖。底部柔性塑料片(3)的表面用一種壓敏粘合劑(5)涂敷,且光纖通過該粘合劑(5)粘合在該片上。具有同樣的涂層(9)的上部薄片(7)放置在該接觸光纖的底板薄片(3)上,去除位于該薄片之間的空氣。該薄片采用兩疊加的橡膠板(11,13)形成的橡膠包來互相壓緊,從而僅僅通過該粘合劑涂層(5,9)將該薄片互相粘合起來。選取的該粘合劑具有低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度比如－50℃,且在該薄片光纜將要使用的溫度范圍內(nèi)顯示出粘彈性。該薄片的層狀結(jié)構(gòu)是在工作溫度范圍的上限的溫度采用適當(dāng)?shù)膲毫Χ瞥?。這使得在加壓操作中光纖產(chǎn)生低的機(jī)械應(yīng)力。該光纖不是完全固定在該薄片中,當(dāng)彎曲該光纖柔性薄片時(shí)允許它們移動(dòng)少許,從而光纖柔性薄片(1)可作相當(dāng)急劇的彎曲。而且,在層壓過程中形成的微彎可得到松弛并因此而消除。這使得在光纖中產(chǎn)生較低的衰減。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1248327SQ9880260
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1998年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月18日
發(fā)明者H·赫瑟爾波姆, K·恩格貝里 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司