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)。

光电印制电路板用含氟聚酰亚胺的应用研究

光电印制电路板是将光与电整合,用光作为信号传输,以电进行运算的新一代高速运算所需的封装基板,将目前已发展非常成熟的印制电路板加上一层导光层,使电路板的使用由现有的电连接技术延伸到光传输领域。光电印制电路板中光波的传输需要一种特殊的材料来完成,这种材料叫光波导材料。含氟聚酰亚胺兼有了聚酰亚胺的耐高温特性和掺氟后的近红外吸收小的特点,同时溶解性较好,是一种比较理想的光波导用高分子材料。本文介绍了国内外含氟聚酰亚胺的原料、合成方法、结构特点和优良性能以及含氟聚酰亚胺在光电印制电路板中应用研究状况。

光电印制电路板的发展评述(3)——聚合物光波导层的成型工艺(1)

文章简述了光电印制电路板中聚合物光波导层的制作应该遵循的原则,介绍了光波导层的主要成型工艺,包括反应离子蚀刻、平版影印、激光烧蚀和加热模压等方法。

光电印制电路板的发展评述(1)——光电印制电路板的基本概述(上)

介绍了光电印制电路板的基本概念,简述了光电印制电路板的发展现状和光互连的结构原理,比较了光互连相对于电互连的优点,垂直共振腔表面放射激光制造技术获得的新进展促进了光电印制电路板的发展,概括了光电印制电路板的三个时代的特点。

光电印制电路板的发展评述(2)——光电印制电路板的基本概述(上)

介绍了光互连的种类及进展,概述了光电印制电路板用聚合物光波导材料的要求,列举了主要的光波导线路用聚合物材料的性能。

光电印制电路板用聚合物光波导研究进展

本文首先对用于光电印制电路板上的聚合物光波导的材料及特点进行了详细介绍并作比较,然后对聚合物光波导材料聚甲基丙烯酸甲酯性能的提高方法进行了详尽介绍,并对聚合物光波导材料含氟聚酰亚胺的单体及合成进行了简单介绍,最后对聚合物光波导的成型工艺和相关性能检测方法进行了详尽阐述。

光电印制电路板用聚合物光波导材料研究进展及应用

随着PCB对高密度和高速率传导的要求越来越高,光电印制电路板(EOPCB)作为PCB的新一代产业已成为历史发展的必然。无论从材料的结构、性能,还是材料自身的成本和可加工性,聚合物光学材料都显示出了比无机材料更加优越的应用前景。对聚合物光波导材料的研究主要集中在提高其热及化学稳定性和降低材料的吸收损耗等方面。本文首先对光电印制电路板进行了简要概述,接着对聚合物光波导的分类、特点、材料、主要性能及提高方法分别作了比较详细介绍,然后对几种常用的聚合物光波导材料的单体及合成作了进一步阐述,最后对聚合物光波导加工成型工艺和相关性能检测方法进行了详尽阐述。

印制电路板线路检测研究

为了更好地进行印制电路板线路检测,提出了一种有效的检测方法.首先分析了基于直方图势函数模型的图像预处理基本原理,运用该原理对印制电路板光电图像进行预处理,得到初步去模糊去噪音后边缘图像.然后提出了一种改进Hough变换直线检测方法,由该方法可确定图像中存在直线的大致位置,从而初步提取候选区域内的特征点集.接着讨论了最小二乘法直线检测基本原理,应用最小二乘法对经过改进Hough变换初步检测出来的直线进行拟合,得到精确的直线参量,加上模式聚类方法得到最后的直线.最后对实际获取的模糊且含噪音印制电路板光电图像应用所提方法进行检测实验.结果表明,本文的方法能够更好地体现出印制电路板线路的检测.

PCB光电图像光照不均蜕化的校正及阈值分割方法

分析了CCD获取的图像光照不均蜕化产生原因.针对光照不均蜕化的印刷电路板图像的具体情况,用同态滤波器在频域空间进行滤波而增强图像,从而改善图像的目标与背景对比度.讨论了最大类间方差法,给出了其优点.为了更好的分割图像,在此基础上,考虑两类间距与各类内聚性对图像分割的不同影响,提出了一种改进的最大类间方差法.最后对光照不均蜕化的PCB光电图像用不同方法进行了实验,结果表明改进方法能更好地分割图像.

多模聚合物波导在光电印制板中的应用

主要介绍了一种含多模聚合物波导的印制电路板制作方法及其测试结果。实验表明,这种多模聚合物波导印制电路板可以经受完整的印制电路板制程及可靠性测试,传输损耗约为0.03 d B/cm,波导之间的串扰<30 d B,10 Gbps下的眼图质量好。经过共平面及90°转向的耦合封装后,可以进行实际的高速信号传输。

印制电路板光电图像边缘信息提取

针对印制电路板(printed circuit board,PCB)光电图像模糊且含噪声的具体情况,提出了改进的边缘信息提取算法。首先分别对自适应模糊集增强算法与数学形态学边缘检测算法(edge detection algorithm of mathematical morphology,EDAMM)实施改进,并分析了其基本原理。然后结合这两种算法对PCB光电图像进行预处理及边缘信息提取。最后对两幅由不同成像系统获取的PCB光电图像进行了边缘信息提取实验。结果表明:用本文算法获得的PCB光电图像明暗对比度较高,并提取了精确且清晰的图像边缘信息,明显减少了噪声,所得图像的优质系数较高,两幅图像的优质系数分别是0.885 2、0.874 9,均高于本文中所提到的另外4种算法的结果。可见,采用本文算法可以更好地去除PCB光电图像中的模糊与噪声,并精确地提取出PCB光电图像的边缘信息。

光电互联技术分析

随着电子产品向高容量、高速度、高频率的方向发展，电互联技术成为电子产品更快、更好发展的障碍，光电互联技术的出现弥补了电互联的不足。本文在分析光电互联原理的基础上，介绍应用于光电互联领域的光电器特性和封装特点，并总结光互联的发展方向和研究难点。

印刷电路板光电图像获取与预处理研究

为了获取完整且大面积的印刷电路板(PCB)光电图像,在淡入淡出的自然缝合算法的基础上,提出了一种基于硬件的图像自动拼接新算法,并分析了其基本原理。选择用中值滤波滤除图像中的噪声。针对获取后的PCB光电图像整体偏暗的特点和其直方图中出现灰度冗余的情况,提出了去灰度冗余与灰度变换结合起来的图像增强新算法,并分析了其基本原理。用图像自动拼接算法得到了完整且大面积的PCB光电图像实验结果;用完整图像中的局部小图像从主观与客观两方面对几种图像增强算法的增强效果进行了比较,本图像增强算法的增强效果较好。

印刷电路板光电图像畸变校正研究

为了校正因CCD摄像系统视场较大等原因产生畸变现象的印刷电路板(PCB)光电图像,提出了一种自适应控制的图像畸变校正方法。详细分析了存在几何畸变图像进行校正的基本原理,首先给出了畸变图像任一点坐标与校正图像对应点坐标之间的关系,然后以畸变图像与校正图像间控制点对的映射关系为基础,采用最小二乘法(LSM)、多项式拟合和双线性插值的灰度重建,由自适应控制关系找到畸变图像与校正图像控制点对的对应坐标,使发生几何畸变的图像得到有效校正。对方格测试图像和由CCD摄像系统获取的存在几何畸变的PCB光电图像进行了实际校正试验,结果证明了基本原理分析的正确性。

板级光电互联技术发展现状与趋势

光电互联技术在光电通信、光电导航等军事领域,高性能处理器以及民用通信等领域有着独特的优势。对于目前高性能计算和高速率通信系统中,无论是板到板还是板内各模块之间的链路,对更高带宽的需求持续增加,光电互联可代替传统电互联解决这一问题,同时降低系统成本与功耗,使系统微型化、高性能化。光电互联技术按光传输介质可分为自由空间光互联技术、聚合物光波导光电互联技术、光纤光电互联技术三类。简要介绍了光电互联技术的定义与三类光电互联技术,阐述了国内外聚合物光波导光电互联技术与光纤光电互联技术的发展动态,讨论对比了三类光电互联技术优缺点,指出了该领域的关键技术与发展趋势,为我国在该领域未来的研究方向提供参考。

柔性光电互联电路研究现状

柔性光电印制电路板(FEOPCB)作为板级光互联的新发展方向,不仅具有光互联的巨大优势,而且还具有柔性电路板的特性,可实现不同子系统间的柔性互联,能够满足高速电子系统轻量化、小型化和高性能化的发展趋势。对国内外柔性光电电路的研究现状进行了详细的阐述与分析,并探讨了该互联电路的关键技术及未来研究方向。

基于EOPCB的芯片网络

就电光印制电路板(EOPCB)上的芯间光互连提出了一种网络化的连接方案.本方案力图减少芯片间连接线数,消除芯片的控制线及时钟线,通过介质访问技术实现芯片间的互连.该方案假设每个芯片只有一个光收发器(VCSEL/PIN),芯片网络由电气层供电,并通过光互连通信.在假设条件下,芯片网络可采用总线型、环型或星型物理拓扑结构连接.给出了上述拓扑结构网络连接光路实现方法,分析了光路损耗对芯片接入数目的限制,并就适于网络化光互连的光电集成电路(OEIC)芯片结构及介质访问方式作了简单讨论.

基于MMI的聚合物1×16光功分器的设计及飞秒激光制备

高传输损耗和器件尺寸是限制光通信系统性能的关键问题,为此以光束传播法(BPM)设计仿真、利用飞秒超快加工技术制备了基于多模干涉耦合器(MMI)的聚合物1×16光功分器,器件尺寸小于22000μm。仿真结果表明平均插入损耗小于23dB,均匀性1.27dB。测试在1550nm波段,1×16光功分器平均插入损耗小于23dB,均匀性1.48dB。基于SU8胶材料仿真了用于光电电路板垂直耦合的光波导结构,利用时域有限差分法(FDTD)分析空间位置偏差对光纤与45°微反射镜的耦合效率影响,得到最佳耦合位置和最大耦合效率86.1%。结果表明器件具有易制备,较低的制备容差敏感度和结构紧凑的优点,符合光电集成和批量生产要求,对光分路器的设计和生产工艺有一定的参考价值。

基于EOPCB的1x32聚合物光功分器的设计与制备

基于光束传输方法,设计了一种紧凑的1x32聚合物光功分器。工作中心波长为1550 nm,可应用于光电电路板(EOPCB)。光功分器的长度为20000μm。每个输出端口之间的间距为127μm。光功分器芯层的横截面为10μm x10μm。选用二氧化硅作为包层材料。采用飞秒激光结合湿法刻蚀制备。测试结果表明,光功分器输出端的插入损耗<27dB,均匀性1.2 dB。可以满足EOPCB的光互连。

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。