Elegir la película adecuada para pulir los casquillos de zirconia
¿Qué factores afectan la elección de los materiales de la película y los tamaños de grano para pulir los casquillos de conectores de zirconia?
In Parte 1 de esta serie. notamos que FOC ofrece 476 artículos en su familia de productos de películas lapeadoras. Esta selección incluye una variedad de materiales abrasivos y tamaños de grano. ¿Qué opciones tienen más sentido para ti?
La respuesta depende de varias preguntas:
- ¿Qué está puliendo: férrulas, capilares, dispositivos de guía de ondas, algunos otros componentes?
- ¿Cuál es el material: alúmina, sílice fundida, acero (varias aleaciones), zirconia, otros?
- ¿Cuál es el tipo de fibra y el extremo de la fibra (contacto): SM o MM? y PC, UPC, APC?
Las opciones de película difieren para cada una de estas aplicaciones de pulido. Este artículo explorará los requisitos y las opciones de película asociadas con los casquillos de zirconia, que se utilizan con los siguientes tipos de conectores: CS, FC, LC, MDC, MU, ST, SC y otros.
Los casquillos de zirconia se han utilizado durante casi 40 años, y los primeros casquillos de cerámica se introdujeron en 1980 en Japón.[i] Desde entonces, los casquillos de zirconia se han convertido en uno de los pilares fundamentales de las redes de fibra óptica. Cuando se introdujeron por primera vez las férrulas de cerámica, algunos conectores usaban alúmina en lugar de zirconia. Sin embargo, a lo largo de los años, la zirconia se ha convertido en la opción dominante para los conectores estándar de telecomunicaciones y comunicaciones de datos que incorporan casquillos cilíndricos.
Las dos categorías principales de tamaño de férrulas son de 1.25 mm y 2.5 mm de diámetro exterior. Hay opciones para el diámetro interior (tamaño del orificio), la tolerancia del diámetro exterior (para SM frente a MM), la longitud de la férula y la cara final (por ejemplo, puntas planas, redondeadas y pulidas en ángulo). Los últimos 30 años han visto varias tendencias importantes en la producción de casquillos. Las cantidades de producción mensuales han aumentado en órdenes de magnitud. Los precios se han reducido más de diez veces. Y con implicaciones para el proceso de pulido, los procesos de producción de férulas han mejorado, dando como resultado características geométricas y de forma final de alta calidad constante.
Tres etapas de pulido
El pulido tiene tres funciones principales, que se logran con tres etapas:
- eliminar el epoxi residual, generalmente con una película de carburo de silicio de grano grueso;
- dar forma a la punta para lograr las características geométricas correctas, generalmente con película de diamante;
- pulido final, generalmente con película de dióxido de silicio, para eliminar los rayones y lograr el "acabado" apropiado en el extremo de la fibra mientras se mantienen unas dimensiones aceptables de altura de fibra.
Tenga en cuenta que el resumen anterior indica el tipo de abrasivo "generalmente" preferido en cada etapa. Esto describe la práctica común, pero hay múltiples opciones. Algunas empresas pueden utilizar alternativas según el tamaño específico o los requisitos de material, preferencias históricas y otros factores. Por ejemplo, algunos fabricantes de ensamblajes pueden usar películas de diamante para la eliminación de epoxi, pero esto no es común. También notamos que la etapa de modelado (2.) puede involucrar múltiples pasos con dos o más granos, progresando de más gruesa a más fina.
Eliminación de epoxi
Esta etapa es necesaria, pero no requiere mucha precisión. El objetivo es eliminar el epoxi y preparar el extremo para darle forma posterior, por lo que no es necesario utilizar un grano más fino. La elección del grano depende principalmente del tamaño de la perla de epoxi. Para casquillos de 2.5 mm, algunos han utilizado un grano de 30 µm, pero normalmente recomendamos opciones de 16 o 9 µm. Para casquillos de 1.25 mm, las opciones incluyen 9, 5 o 3 µm. Generalmente se prefiere el carburo de silicio.
Independientemente del grano, un elemento importante en este paso es limpiar la película para maximizar su vida útil. La película se "pega" con residuos de epoxi y no se "corta" con los usos posteriores. Recomendamos alcohol isopropílico (IPA) en una solución de al menos 90% de IPA. Se utiliza agua durante el pulido como lubricante, pero después del pulido, la película debe limpiarse con IPA.
El objetivo es minimizar el tiempo y el costo en relación con la cantidad de epoxi que debe eliminarse. La mayoría de los fabricantes tienen como objetivo eliminar el epoxi con menos de 60 segundos de pulido, a veces tan solo 15 o 20 segundos.
Dar forma a la férula
Para este paso, FOC recomienda película de diamante. Debido a que el diamante es el material más duro, conserva su filo por más tiempo que otros materiales y, por lo tanto, se puede utilizar para pulir más piezas. Algunas férrulas, como las puntas planas para conectores multimodo, se pueden pulir con óxido de aluminio, pero la mayoría de las empresas de montaje prefieren el diamante. Obtiene mejores resultados con extremos redondeados y otras geometrías de férrulas. Al igual que con la eliminación de epoxi de etapa uno, la limpieza de la película después de cada uso prolongará su vida útil.
Una pregunta en esta etapa es cuántos granos usar. Si la forma deseada se puede lograr con un grano de 1 µm, sería posible usarlo para todo el proceso de modelado. Pero esto puede llevar demasiado tiempo, dependiendo de la cantidad de material que deba eliminarse. Por ejemplo, un solo grano, digamos una película de diamante de 1 µm, podría usarse para pulir algunas férrulas planas de 1.25 mm, pero este enfoque llevaría demasiado tiempo para férulas redondeadas de 2.5 mm. La mayoría de los ensambladores usan dos granos para casquillos de 2.5 mm, típicamente un grano de 5 µm, seguido de un grano de 1 µm.
Generalmente, los casquillos de zirconia suministrados por los fabricantes de casquillos tienen excelentes características geométricas. Después de que la fibra se haya cortado y desbarbado, y después de que se haya quitado el epoxi, el extremo de la fibra debe pulirse o "lijarse" a la altura y el perfil correctos en relación con la férula. Este pulido puede alterar la forma del extremo de la férula como se suministra. Por lo tanto, parte del objetivo del proceso de pulido es remodelar la férula y lograr la geometría correcta con la fibra en el interior. Esto logra la interfaz de fibra de extremo a fibra adecuada cuando se acoplan dos conectores.
Pulido final
Los granos de diamante de 1 µm utilizados en la etapa anterior dejarán marcas de grano microscópicas (de aproximadamente 1 µm de ancho) en el extremo de la fibra de vidrio. Para conectores multimodo, esta calidad de acabado puede ser aceptable y no es necesario pulir más. Sin embargo, para los conectores monomodo, se necesita un último paso de pulido para eliminar estas marcas de grano. Este pulido final da como resultado una calidad óptima de la superficie de la fibra y ayuda a controlar la altura de la fibra en relación con la férula, lo que ayuda a lograr la pérdida de retorno especificada y el rendimiento sin inserción.
Esta etapa utiliza una sola película con un abrasivo de dióxido de silicio. Este material ha demostrado ser muy eficaz para lograr el "acabado" correcto en la fibra y controlar el índice de refracción del extremo de la fibra. El tamaño del grano se caracteriza como "submicrónico" y las películas generalmente se denominan "película final". Los fabricantes de películas tratan los detalles sobre las dimensiones de las partículas abrasivas como información patentada.
En esta etapa, entonces, el objetivo de la película es el extremo de la fibra de vidrio. La película final de dióxido de silicio, con sus partículas finas y relativamente blandas, contribuye mínimamente a dar forma o remodelar el casquillo de zirconia. Es decir, la etapa dos, que normalmente termina con una película de diamante de 1 µm, es lo que le da al casquillo de zirconia la forma necesaria para el ensamblaje del conector final. La tercera etapa literalmente da los "toques finales" para las características ópticas óptimas y la geometría del extremo.
