挠性光电印制电路板工艺光纤特性仿真与测试

挠性光电印制电路板(Flexible Electro-Optical Printed Circuit Board,FEOPCB)在高温层压制作过程中,埋入光纤会产生热应力,造成光纤损坏等缺陷,影响其可靠性和高速信号传输性能。为了降低FEOPCB弯曲半径并提升其可靠性,将在双面覆铜聚酰亚胺(PI)基板上设计制作高精度矩形光纤定位槽。首先建立有/无涂覆层光纤埋入挠性基板有限元仿真模型,对FEOPCB制造工艺进行模拟仿真,并对埋入光纤应力及影响因素进行分析。结果表明,有涂覆层光纤所受应力远小于无涂覆层光纤。针对有涂覆层光纤,采用激光刻蚀技术在双面覆铜PI基板上制作了高精度矩形定位槽,通过高温层压工艺完成了FEOPCB制作。FEOPCB完成了温度冲击、低温、高温、湿热和10万次弯曲疲劳可靠性试验,利用光学显微镜观察分析,埋入光纤无高温降解和破裂等缺陷。FEOPCB最小弯曲半径小至2 mm,弯曲损耗分别为0.57 dB(90°)和1.12 dB(180°),且相邻光纤之间无串扰,在850 nm波长条件下通信速率可达10 Gbps,误码率小于10^(-16)。

高温层压工艺下FEOPCB内裸光纤的应力分析

制造裸光纤埋入式挠性光电印制电路板时,不仅要保证裸光纤在层压工艺条件下完好无损,还要保证裸光纤与光电芯片的高精度对准,因此光纤埋入结构的设计与制作极为重要。针对两种类型裸光纤、三种光纤定位结构以及是否选择填充胶,建立了七种挠性光电印制电路板有限元模型,并在高温层压工艺载荷下对不同模型中裸光纤的最大应力值及最大位置偏移量进行仿真分析。结果表明,矩型定位结构中埋入带涂覆层裸光纤,并以填充胶进行填充,光纤受力较小。