JP2005037592A - 金属装荷光ファイバの接続方法、光導波路と電気伝導部の同時接続方法、および光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光電気複合線路の接続において、光導波路と電気伝導部の同時接続を可能にさせる方法を提供する。
【解決手段】光導波路である光ファイバのコア２２と光ファイバのクラッド２１内部または外部に設けた電気伝導部である金属装荷部２３を有する光電気複合線路の同時接続に関して、接合すべき端面間に介在させた異方性導電フィルム２４は、圧縮力が存在しない時には導電性粒子２５は他の導電性粒子との接触がないが、光電気複合線路を接続するために、異方性導電フィルム２４内を両側から挟み込んで保持することにより、導電性粒子２５が互いに接触した状態になることで電気的導通が実現され、かつ異方性導電フィルム２４の光導波路領域では光路距離が短いため光の透過性も維持できる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光・電気複合線路の接続に関し、光導波路と電気伝導部を同時に接続する金属装荷光ファイバの接続方法、光導波路と電気伝導部の同時接続方法、および光コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバはその広帯域性、低損失性、細径性から非常に優れた伝送媒体として認識されており、都市間等の長距離信号伝送の用途では、ほとんどの場合に光ファイバが利用されている。
【０００３】
また、近年、情報の処理速度の向上により、装置・機器間の伝送あるいは装置・機器内の伝送においても電気配線では十分な伝送速度と伝送距離が確保できない事態が発生してきており、伝送媒体として光ファイバが利用される機会が増加している。
【０００４】
このように、光ファイバは優れた伝送媒体であることは明らかで、今後ますますその利用範囲が広がることが期待されている。しかしながら、光ファイバはガラス等の誘電体材料で製作されているため、電気を直接通すことができないという欠点がある。
【０００５】
詳しくは、信号は光化して細径の光ファイバで配信することができるが、電源用の電力として電気を伝送したい場合には、しばしば光ファイバに比べて太径の電力用ケーブルで別途伝送する必要があり、今後ますます高速かつ高密度な配線が必要となる機器内では大きな問題となり得る。このような光・電気複合ケーブルとしては、特許文献１が報告されている。
【０００６】
一方、光ファイバを使用して電力伝送を行う別の方法も提案されている。発光ダイオードや半導体レーザ等で光化したパワーを受信側で光受信器や太陽電池で再び電気に戻して電力として利用する方法であるが、電気から光への変換とその逆変換である光から電気への変換という２回の変換によるエネルギー損失が大きく現在のところ実用化されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９０３４４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、全く新たな光ファイバによる電力の伝送方法として、内部に長手方向に連続した金属を埋め込んだり、表面に金属を装荷した光ファイバを利用して、光の伝搬できるコア部で光信号を伝送し、金属領域を利用して電力を伝送する方法が提案されている。図１はこのような光ファイバの一例であり、金属装荷光ファイバの断面構造を示す。金属装荷光ファイバとは、光ファイバの断面内の光波伝搬に影響を及ぼさない領域に金属領域を配置することにより、電気伝導を可能にできる。光ファイバのクラッドは細径（標準的には外径は１２５μｍ）であるため、この光ファイバによる電気配線では抵抗が比較的大きく長距離の配線は困難であるが、長距離配線は別途電力ケーブルを使用するべきであり、比較的短距離での光・電気の同時伝送を高密度で行うことが可能である。
【０００９】
ところで、このような金属埋め込み光ファイバを利用した光・電気の同時伝送において、最も重要な技術的課題はこれらの光ファイバ間の電気・光同時接続技術である。
【００１０】
光ファイバの接続には極めて高精度の整列技術が必要であり、これまでにも多くの手法が提案されている。永久的な接続としては、放電エネルギーやレーザ光を利用した融着接続が主流であり、着脱が可能なコネクタ接続としてはフェルールと呼ばれる高精度部品に光ファイバを接着固定し、このフェルールの外径を基準として割りスリーブ等で接続する方法やフェルールに装着したガイドピンを基準として接続する方法が主に利用されている。
【００１１】
一方、小電流の電気的接続は、永久接続としてははんだ付けや圧着（ワイヤボンディングを含む）が主流であり、コネクタ接続としては金属ばねの弾性力を利用して貴金属メッキ等で形成された接点同士を規定以上の接触力で押しつける方法が最も多く利用されている。
【００１２】
しかしながら、電気と光の接続はその接続原理が全く異なるため、これらを同時に実現できる技術はこれまでにほとんど提案されておらず、これらを同時に実現できる技術の提供が望まれている。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、前記金属装荷光ファイバの電気・光同時接続を実現することができる金属装荷光ファイバの接続方法を提供することにある。また、ほぼ同一平面上に形成された電気伝導部と光導波部を有する光・電気複合基板とその上に実装する光・電気の双方の入出力を持つデバイスとの電気・光同時接続を実現する光導波路と電気伝導部の同時接続方法を提供することにある。さらに、光・電気同時接続を実現することができる光コネクタを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記課題を解決するために、長手方向に連続して内部に埋め込み又は表面に装荷された金属領域を有する一対の金属装荷光ファイバに対して、該金属装荷光ファイバの断面間に透明かつ加圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該金属装荷光ファイバ同士を光学的かつ電気的に接続することを解決手段とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１において、前記異方性導電フィルムは、導電性粒子を混入したペースト状物質を一対の金属装荷光ファイバ間に注入し、硬化したものであることを解決手段とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１において、前記異方性導電フィルムは、導電性粒子を混入した透明かつ電気的な絶縁材料で構成された薄膜状物質であり、該薄膜状物質を接続すべき一対の金属装荷光ファイバの断面間に挿入し、該金属装荷光ファイバ間に圧力を加えることを解決手段とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３において、前記異方性導電フィルムは、金属装荷光ファイバの断面内で光波が主として伝搬するコア部に対応する領域に、前記導電性粒子が存在しないことを解決手段とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項２において、一対の光ファイバ同士を、Ｖ字形状を有するＶ溝基板、角型形状を有する角溝基板、互いに側面を接触させた２本の円柱状部材、または光ファイバの外径よりわずかに大きい内径を有する部材のうち何れか一つを用いて整列することを解決手段とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１乃至５において、前記導電性粒子が、少なくとも使用波長域において透明な材質であることを解決手段とする。
【００２０】
請求項７の発明は、略同一の平面上に形成された電気伝導部と光導波部を有する光・電気複合基板と、該光・電気複合基板の上に実装する光・電気の双方の入出力部を有する光・電気複合デバイスとの間に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該光・電気複合基板と該光・電気複合デバイスを光学的かつ電気的に接続することを解決手段とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項７において、前記異方性導電フィルムに混入される導電性粒子が、少なくとも使用波長域において透明な材質であることを解決手段とする。
【００２２】
請求項９の発明は、円筒状の嵌合部と該嵌合部に結合されたフランジ部とを有するフェルールの内部に固着した金属装荷光ファイバ同士を、該フェルールよりわずかに大きな内径を有するスリーブ又は割り溝を有する弾性変形スリーブの内部で整列させる光コネクタであって、前記フェルール端面同士の接触部に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することを解決手段とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、光ファイバが挿入される細孔が、一端面にアレイ状に配列された角形フェルールであり、前記細孔には金属装荷光ファイバが固着されており、一方の角形フェルール端面に垂直に埋め込まれた２本のガイドピンを、前記角形フェルールと向かい合う他方の角形フェルールに形成されたガイドホールに嵌合することにより、これら角形フェルールに固着された金属装荷光ファイバを同時に位置決め接続する光コネクタであり、
前記角形フェルール端面の接触部に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、前記異方性導電フィルムを鋏み込むように、前記角形フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することを解決手段とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項９又は１０において、前記異方性導電フィルムは、導電性粒子を混入した光学的に透明かつ電気的な絶縁材料で構成された薄膜状物質からなり、該薄膜状物質を接続すべき一対の金属装荷光ファイバの断面間に挿入し、該金属装荷光ファイバ間に圧力を加えることを解決手段とする。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項９又は１０において、前記異方性導電フィルムは、金属装荷光ファイバの断面内で光波が主として伝搬するコア部に対応する領域に、前記導電性粒子が存在しないことを解決手段とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項９乃至１１において、混入される導電性粒子が、少なくとも透明な材質であることを解決手段とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
ＬＳＩの高集積化を背景として、高密度に配列された電気端子（電気信号の入出力用のパッドやパッドに接触用の膨らみを持たせたバンプ）を接続する方法として最近大いに利用されだした技術に、透明かつ膜厚方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを用いる方法がある。
【００２８】
この技術は、薄膜状の絶縁物質の中に導電性の粒子等が混入されたものであり、膜厚方向に圧力を加えることにより導電粒子が膜厚方向で接触し、膜厚方向にのみ電気的な伝導が発生するフィルムである。これを利用すると互いに狭ピッチで並んでいる電気端子であっても、フィルムに垂直な方向に圧力を加えるだけで、それぞれの電気端子が独立して接続できるため、接続を分離するための複雑な構造物が不要となる利点がある。
【００２９】
異方性導電フィルムという用語の正確な定義は現在のところ定まっていないので、本実施の形態では下記ように定義する。
【００３０】
異方性導電フィルムとは、
（１） 内部に金属粒子、あるいは針状金属条、あるいは樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの等（本発明では、導電性粒子と定義される）を混入した高分子材料を中心とする電気的絶縁材料で構成された薄膜状物質。
【００３１】
（２）導電性粒子を混入したペースト状の物質を硬化したものであり、例えば熱あるいは電磁エネルギー（紫外線による硬化が典型）で硬化することにより薄膜状にしたもの。
【００３２】
前記項（１）の異方性導電フィルムは、薄膜に垂直な方向に圧力を加えることにより、薄膜に垂直な加圧方向のみに電気的導電性を得られる。またさらに、必要に応じて、薄膜に圧力を加えた状態で熱あるいは電磁エネルギーで硬化処理をすることにより薄膜に垂直な方向（膜圧方向）のみに電気的導電性を得られる。
【００３３】
一方、前記項（２）の異方性導電フィルムは薄膜に垂直な方向に圧力を加えた状態で硬化させることにより、硬化後は加圧がなくても薄膜に垂直な方向のみに電気的導電性が得られる。
【００３４】
このタイプのペーストはしばしば異方性導電ペーストと呼ばれている。硬化させるための手段は既に説明している。
【００３５】
さて、本発明の要点は、高密度電気接続用に専ら利用されている異方性導電フィルムを用いて、電気・光同時接続を実現しようとするものである。
【００３６】
異方性導電フィルムの母体となる材料（基材）には電気的な絶縁性を有し、かつ光学的に透明なものを利用する。この母材には導電性粒子を混入するが、膜厚方向の微小距離の光伝搬を対象とした場合に、これらの導電性粒子が光波伝搬に障害とならない物質、形状が選択されるか、混入密度が適当に選択されているものを利用する。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。本実施の形態では、光学的な接続と電気的な接続を同時に実現するために用いられる金属装荷光ファイバの代表的な例を断面構造によって示している。
【００３９】
図１（ａ）は、通常の光ファイバ（一般的には石英系や多成分系ガラスで製作されているが、プラスチック製の光ファイバでも良い）のクラッド１１の外周表面に金属膜１３が形成された構造でり、光波は光ファイバのコア１２を主に伝搬し、電気信号の伝送あるいは電源供給、接地は外周の金属膜１３を通して行われる。
【００４０】
図１（ｂ）、（ｃ）は、光ファイバのクラッド１１の断面内に空けられた一個または複数個の空孔部に金属が埋め込まれている構造であり、図１（ｂ）は、光ファイバのコア１２に対して一対の金属装荷部１３が対称配置され、図１（ｃ）は、二対の金属装荷部が対称配置されている。また、本図では円形断面の金属装荷部１３を描いているが、この形状はどのような形でも良い。光ファイバのコア１２と金属装荷部１３の役割は図１（ａ）と同じである。図１（ｄ）は光ファイバのクラッド１１の外周近傍に埋め込まれた一個または複数個の金属装荷部１３を有する金属装荷光ファイバであり、図では半円形の断面形状で示しているが、この形状にはこだわる必要はない。また、これら図１（ａ）から図１（ｄ）の断面構造はあくまで一例であって、一般的には光ファイバの断面内に光が伝搬する領域と電気的に導通のとれる領域が任意に配置された構造の金属装荷光ファイバに対して本発明は適用できる。
【００４１】
次に、図２から図３を参照して、本発明の原理を概念的に説明する。
【００４２】
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示ようにに前述した一対の金属装荷光ファイバのクラッド２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを相手側のクラッド２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈと向かい合わせて調心し、端面間に異方性導電フィルム２４を介在させる。次に、図３（ｃ），（ｄ）は、光ファイバのクラッド２１の軸方向に異方性導電フィルム２４の両側から圧縮力を加え保持した状態を示している。なお、図２、図３では、異方性導電フィルム２４として内部に導電性粒子２５を混入した高分子材料を中心とする電気的絶縁材料で構成されたフィルムを想定している。図２（ａ），（ｂ）に示すように、膜面に垂直な方向に圧力が加えられていない異方性導電フィルム２４内の導電性粒子２５は異方性導電フィルム２４を構成している電気的絶縁材料内に均一に分散して配置されているため、いかなる方向にも導電性はない。
【００４３】
しかし、図３（ａ），（ｂ）に示すように、膜面に垂直な方向に圧力（膜圧方向）が加えられた場合は、図３に示すように電気的絶縁材料が圧縮され導電性粒子２５同士が互いに接触し、膜面に垂直な方向にのみ電気的導通が得られるようになる。その結果、接続する一対の光ファイバのコア２２同士が十分な精度で対向するよう位置合わせがなされていれば、光の接続と金属装荷部２３ａと２３ｂと相手側の２３ｃ、２３ｄ間の電気的接続とを同時に達成することができる。
【００４４】
なお、図２，図３では、内部に導電性粒子２５を混入した電気的絶縁材料で構成されたフィルムを想定したが、導電性粒子を混入したペースト状の物質を光ファイバ２１の間に注入し、圧力を加えた状態で熱的または紫外線等によってペーストを硬化させることによっても、前述のフィルムの場合と同一の効果が得られる。
【００４５】
さて、本実施の形態においては、異方性導電フィルムに混入した導電性粒子は金属粒子、あるいは針状金属条、あるいは樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの等、半導体産業におけるパッケージ用にしばしば用いられる異方性導電材料を念頭において記述したが、本願発明の趣旨によれば、混入導電性粒子は、接続を意図する光波の使用波長域において実用上透明とみなせる材料で製造することができる。
【００４６】
すなわち、光通信分野では８５０ｎｍ近傍や１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長が通常利用されているが、このような使用波長域で透明度が高く、かつ電気伝導度の高い材料が望ましい。このような導電性粒子としては、例えば、ＧａＡｓやＳｉ、ＩｎＰのような半導体材料がこの波長領域で比較的透明であり、電気的な導通を得ることも可能である。
【００４７】
また、上記材料粒子の表面にＡｕ等の薄い金属メッキを施した粒子を導電性粒子として用いることにより、電気伝導度の不足を補うことが可能である。
【００４８】
さらに、導電性粒子が混入される基材の透明度も、導電性微粒子と同様に、少なくとも８５０ｎｍ近傍や１３００ｎｍから１６００ｎｍの使用波長域において実用上透明と見なされるものを使用することができる。
【００４９】
またさらには、このような光学特性を有する基材と導電性粒子を組み合わせることもできる。
このように本発明においては、ほぼ透明な材質であっても使用波長域において実用上透明であれば、透明な材質であると定義される。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図４（ａ），（ｂ）は、本発明による第２の実施の形態を説明するための図である。本実施の形態では、図２と同様に調心された一対の金属装荷光ファイバのクラッド３１の端面間にフィルム化された異方性導電フィルム３４を介在させている。
【００５１】
次に、図５（ａ），（ｂ）は、光ファイバのクラッド３１の軸方向に異方性導電フィルム３４の両側から圧縮力を加え保持した状態を示している。ただし、異方性導電性フィルムの一部に貫通孔３６が形成されており光の接続を低損失で行う工夫が成されている。
【００５２】
第１の実施の形態の場合は図２，図３に示すように、導電性粒子２５がほぼ均一に分散されているため、光ファイバのコア２２から出射した光が伝搬する領域にも導電性粒子２５が存在する可能性があり、この導電性粒子２５による光の散乱によって、光の接続損失が若干大きくなる可能性がある。非常に低損失な光接続が求められる場合には、図４，図５に示す第２の本実施の形態のように光の伝搬領域に貫通孔３６を設けて光の伝搬を邪魔する物質が無いようにすることが有効な一つの方法である。
【００５３】
本発明の実現上、困難さを伴う問題として、接続すべき一対の光ファイバのコア３２と異方性導電フィルム３４の貫通孔３６との位置合わせであるが、フィルムの形状と保持方法および金属装荷光ファイバのクラッド３１断面内での金属装荷部３３ａと３３ｂｂの面積と配置に配慮することにより解決可能である。
【００５４】
図４、図５では、光の伝搬領域を透明とするために貫通孔３６を形成した例を示したが、光が透過する異方性導電性フィルム３４の領域として、フィルム基材中に導電性粒子３５が混入されていない光学的透明領域を形成することによっても第２の実施の形態と同じ効果が得られる。すなわち、本発明において、導電性粒子が無いとは、フィルム基材自身に貫通孔があけられている場合と、フィルム基材中に導電性粒子が存在しない場合を含むものである。
【００５５】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態を説明するための図である。本実施の形態では、これまでに詳述した異方性導電フィルム４０を応用した接続の原理を光・電気同時接続コネクタに適用した場合の構造断面図を示す。
【００５６】
図６に示すように、光ファイバ同士の光軸合わせが光接続にとって重要であるため、通常に使用されている光コネクタを基本とした構造を選択している。
【００５７】
金属装荷光ファイバの延長部分は、保護のためプラスチック等によって被覆され、光ファイバコード４４となっている。光ファイバコード４４の先端の被覆を除去し、むき出しになった金属装荷光ファイバは、精密な外形を有する円筒状の嵌合部４５と該嵌合部に結合されたフランジ部４６とを有するフェルール４１内部に接着固着され、このフェルール端面は鏡面に研磨されている。このフェルール４１はプラグ４７、４８内にフェルール同士を一定の力で押し付けて接触させるためのコイルばね４３とともに収納されてる。
【００５８】
一方、２つのプラグ４７、４８の接続を介助するアダプタ４９内にはフェルール同士を高精度に軸合わせさせるためのフェルール４１よりわずかに大きな内径を有する精密なスリーブや割り溝の入った弾性変形スリーブが収納されており、接続すべき２つのフェルールはこのスリーブ４２の両側から挿入されコイルばね４３によって圧縮することによって接続される。２つのプラグ４７，４８とアダプタ４９はねじ、ロック機構等により機械的に固定される。
【００５９】
本発明においては、このフェルール端面同士の接触部に第１又は第２の実施の形態１に示された異方性導電フィルム４０を介在させることにより、電気接続も同時に実現できる光コネクタを提供する。異方性導電フィルム４０はスリーブ４２内径より小さい円形の枠組み（図示せず）に固定され、スリーブ４２内のほぼ中央部に保持される。異方性導電フィルム４０はスリーブ４２に固定される必要はないので、割り溝の入った弾性変形スリーブの場合は割り溝に係止する突起を異方性導電フィルムの枠組みに形成することにより、また精密スリーブの場合はスリーブ４２から異方性導電フィルム４０が脱落しないようアダプタのスリーブ収納部にストッパ等を設けることによって、スリーブ４２内に保持する構造とする。
【００６０】
まず、アダプタ４９に一方のプラグ４７を挿入して固定する。次いで、他方からもう一方のプラグ４８を挿入して固定することにより、両プラグのフェルール先端面の間に異方性導電フィルム４０が挟まれ、プラグのコイルばね４３によって圧縮される。この時フェルールの中心部に接着固定されている金属装荷光ファイバに挟まれた異方性導電フィルム４０も圧縮されているため、金属装荷部間では電気的導通が、光ファイバのコア間では光の接続が実現される。
【００６１】
なお、本実施の形態は、同軸型の光コネクタを例として説明したが、広く市場で使用されているＳＣ形やＦＣ形、ＳＴ形、ＭＵ形、ＬＣ形等の他の構造の光コネクタを基本構造として選択してもよい。
【００６２】
さらに、多心光コネクタに適用することもできる。すなわち、直方体形状の一端面に光ファイバが挿入される細孔がアレイ状に配列された角形フェルールに固着した光ファイバを、該角形フェルール端面に垂直に埋め込まれた２本のガイドピンをそれと対向するもう一つのフェルールに形成されたガイドホールにかん合することにより複数の光ファイバを同時に接続するＭＴ形光コネクタのような多心一括形光コネクタを基本構造として選択してもよい。
【００６３】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態を説明するための図である。本実施の形態では、導電粒子を混入したペースト状の物質を硬化させることにより、電気・光の同時接続を実現する例を示している。
【００６４】
図７（ａ）は、ガラスやセラミック、金属等の平板にＶ溝を加工したり、プラスチックの成型やシリコン基板の異方性エッチングにより形成されたＶ溝基板５３を利用して金属装荷光ファイバの電気・光同時接続を行う場合を示している。接続する一対の金属装荷光ファイバのクラッド５１、５２をＶ溝内に配置することにより、この光ファイバのクラッド５１、５２の外径を基準として光ファイバのコア中心を一致させる。両光ファイバの接続部には異方性導電ペースト５４を注入し、光ファイバ間に適度な押圧力を加えた状態で紫外線照射や加熱によりペーストを硬化することにより、両光ファイバの機械的固定と電気的かつ光学的な接続が同時に実現できる。
【００６５】
図７（ｂ）は本発明の他の実施の形態であり、金属装荷光ファイバのクラッド５１、５２の光軸合わせと機械的固定のために図７（ａ）のＶ溝基板の代わりに側面を接触させた２本の円柱５５、５６を利用した場合を示している。光ファイバの接続、固定法は図７（ａ）と同じである。
【００６６】
図７（ｃ）は本発明の他の実施の形態であり、金属装荷光ファイバのクラッド５１、５２の光軸合わせと機械的固定のために図７（ａ）のＶ溝基板の代わりに精密な細孔を有するフェルール５７を利用した場合の断面図を示している。
【００６７】
光ファイバのクラッド５１、５２の外径よりわずかに大きな内径を有する精密な細孔を形成したフェルール５７の両端から一対の金属装荷光ファイバのクラッド５１、５２を挿入し、このフェルールの接続部近傍に設けた注入孔５８から異方性導電ペーストを注入し接続部に設けられた空間５９に充填する。その後、図７（ａ）と同様に光ファイバ間に適度な押圧力を加えた状態で紫外線照射や加熱によりペーストを硬化することにより、両光ファイバの機械的固定と電気的かつ光学的な接続が同時に実現できる。
【００６８】
ここで述べた実施の形態等は、金蔵装荷光ファイバの永久接続あるいはスプライスに関する実施の形態である。
【００６９】
（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施の形態を説明するための図である。
【００７０】
本実施の形態では、上述した第１〜第４の実施の形態と異なり金属装荷光ファイバ同士の接続ではなく、光と電気の双方の入出力を有する光・電気複合デバイスを光と電気の双方の入出力と配線を有する光・電気複合基板と接続するという応用に本発明の異方性導電フィルムを用いる場合を示す。
【００７１】
ＬＳＩの高集積化、高速化により通信装置やコンピュータの性能は著しく伸びてきているが、近年そのＬＳＩチップをつなぐ配線がシステムの性能向上の支障になりつつある。電気配線は伝送速度の高速化に伴い伝送可能距離が短くなり、また寄生容量などによって遅延が生じるためである。そこで、ＬＳＩチップ間を光配線で接続することによって、高性能化を続けるＬＳＩの性能をそのままシステム性能に反映させる光インタコネクション技術の開発が進められている。この場合にも、接続は光のみで済むのではなく、電源や接地の接続あるいは低速な電気信号の接続も同時に必要な場合が一般的である。異方性導電フィルムまたはペーストを利用した電気・光同時接続技術を応用することにより、ＬＳＩチップ間の光・電気同時接続においても本実施の形態により有効な手段を提供できる。
【００７２】
図８に示すＬＳＩチップ６１は、ＣＰＵやメモリ等のＬＳＩチップであり、このチップ６１には電気的入出力端子としての導電ポスト６７が複数個形成されている。またこのチップ６１からの出力電気信号を光化するために電気／光変換用のレーザダイオードアレイ６２および入力光信号を電気化するためのフォトダイオードアレイ６３がチップ上に実装されている。
【００７３】
一方、ＬＳＩチップ間を接続するためのプリント配線板またはＭＣＭ（Ｍｕｌｔｉｃｈｉｐ Ｍｏｄｕｌｅ）基板には、電気配線用の配線パターン６８やＬＳＩチップ６１との電気接続用のパッド６９およびはんだバンプ６６が形成されていると共に、光配線用の光導波路が装着されている。この光導波路は高分子光導波路のように高分子フィルム内に光が導波するコア部を描き込んだものでも良いし、石英系やシリコン系の光導波路または複数の光ファイバをシート等ではさんで配線を形成した光ファイバシートのようなものでも良い。また、図８に示すように、必ずしも基板６４の表面にではなく、プリント配線板６４の内層として形成されていても良い。この光導波路の端部には、光の光路を垂直に変換するための加工が施されている。
【００７４】
図８においては、光導波路６５の端部を約４５゜に切断し、この切断端面での全反射によって光路を垂直変換して、光導波路６５を伝搬する光を、レーザダイオードアレイ６２およびフォトダイオードアレイ６３に結合させる例を示している。この時、光導波路６５と異方性導電ペースト８１の屈折率差によっては全反射が生じないが、その場合は、光導波路の切断面７０および７１に金属蒸着膜等を付着させて鏡面にすることで、光路の垂直変換が可能となる。
【００７５】
電気入出力端子である導電ポスト６７と光入出力端子であるレーザダイオードアレイ６２、フォトダイオードアレイ６３を持ったＬＳＩチップ６１は、特にこれら光の入出力端子６２、６３とそれに対応する光導波路の入出力部７０、７１が一致するように位置合わせされた後、ＬＳＩチップ６１とプリント配線板６４の界面に異方性導電ペースト８１を注入し、ＬＳＩチップに垂直方向に圧力を加えた状態で紫外線照射または加熱により硬化させる。この処理により異方性導電フィルム内の導電性粒子がＬＳＩチップ６１の導電ポスト６７とプリント配線板６４にて形成された半田バンプ６６との間を電気的に導通させる。
【００７６】
また、光は異方性導電フィルムの透明な部分を通って伝搬できるため、光の接続も可能となる。このように、異方性導電ペーストを硬化させるだけで、比較的複雑な界面形状をもつＬＳＩチップとプリント配線板との電気・光同時接続が可能となるだけでなく、ＬＳＩチップ６１のプリント配線板６４への機械的な固定も十分な信頼性をもって実現できる。
【００７７】
本実施の形態では、異方性導電ペーストを利用する例で説明したが、ＬＳＩチップ６１のプリント配線板６４の界面が比較的平坦な場合は、異方性導電フィルムを利用することもでき、この場合はＬＳＩチップの交換が可能なＬＳＩソケット的な応用にも本発明は適用できる。
【００７８】
以上のように、異方性導電フィルムを用いることにより、
（１）電気的伝導領域を装荷した光ファイバ間の電気・光同時接続を非常に簡便な手段により実現できるため、従来の光ファイバの欠点であった電力伝送を容易に実現することができる。
【００７９】
（２）異方性導電フィルムはフィルムとして利用すると着脱可能なコネクタとして応用でき、ペーストを硬化させて利用すると永久接続として応用できるので、光・電気同時接続に関して信頼性、利便性、実装性等に配慮した広い選択肢を提供することができる。
【００８０】
（３）光ファイバの接続のみならず、ほぼ同一平面内に電気と光の入出力端子が形成されているような応用分野に広く適用できるために、光入出力付きＬＳＩチップと光・電気混載基板等との光・電気同時接続手段を容易に提供できる。また異方性導電ペーストを利用すると複雑な形状の接続界面であっても問題なく接続でき、かつ機械的な強度も持たせることができる。
【００８１】
（４）異方性導電フィルムは膜の面方向での電気的導通はないため、電気入出力端子が非常に高密度に配置されていても、比較的粗い位置合わせ精度でも両者間の接続が可能となる。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、該金属装荷光ファイバの断面間に透明かつ膜厚方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該金属装荷光ファイバ同士の対向面を相互光学的かつ電気的に接続することで、金属装荷光ファイバの電気・光同時接続を実現することができる。
【００８３】
請求項７記載の本発明によれば、略同一の平面上に形成された電気伝導部と光導波部を有する光・電気複合基板と、該光・電気複合基板の上に実装する光・電気の双方の入出力部を有する光・電気複合デバイスとの間に透明かつ膜厚方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該光・電気複合基板と該光・電気複合デバイスを光学的かつ電気的に接続することで、光導波路と電気伝導部のそれぞれに対して、電気・光同時接続を実現することができる。
【００８４】
請求項９記載の本発明によれば、円筒状の嵌合部と該嵌合部に結合されたフランジ部とを有するフェルールの内部に固着した金属装荷光ファイバ同士を、該フェルールよりわずかに大きな内径を有するスリーブ又は割り溝を有する弾性変形スリーブの内部で整列させる光コネクタであって、フェルール端面同士の接触部に透明かつ加圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することで、金属装荷光ファイバの電気・光同時接続を実現することができる。
【００８５】
請求項１０記載の本発明によれば、直方体形状の一端面に金属装荷光ファイバが挿入される細孔がアレイ状に配列された角形フェルールに固着した金属装荷光ファイバを、該角形フェルール端面に垂直に埋め込まれた２本のガイドピンをそれと対向するもう一つのフェルールに形成されたガイドホールに嵌合することにより複数の金属装荷光ファイバを同時に接続する光コネクタであり、フェルール端面同士の接触部に透明かつ加圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することで、金属装荷光ファイバの電気・光同時接続を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属装荷光ファイバの断面構造である。
【図２】光ファイバの断面図（ａ）、異方性導電フィルムによる電気・光同時接続方法の原理を説明するための縦断面図（ｂ）である。
【図３】光ファイバの断面図（ｃ）、異方性導電フィルムによる電気・光同時接続方法の原理を説明するための縦断面図（ｄ）である。
【図４】光ファイバの断面図（ａ）、異方性導電フィルムによる電気・光同時接続方法の原理を説明するための縦断面図（ｂ）である。
【図５】光ファイバの断面図（ｃ）、異方性導電フィルムによる電気・光同時接続方法の原理を説明するための縦断面図（ｄ）である。
【図６】電気・光同時接続用コネクタの構造断面図である。
【図７】異方性導電ペースト硬化型の光ファイバ接続部補強方法を示す図である。
【図８】光・電気複合基板と光・電気複合デバイスとの接続方法を示す断面斜視図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１ 光ファイバのクラッド
１２、２２、３２ 光ファイバのコア
１２、２３、３３ 金属装荷部
２４、３４、４０ 異方性導電フィルム
２５、３５、８２ 導電性粒子
３６ 貫通孔
４１ フェルール
４２ スリーブ
４３ コイルばね
４４ 光ファイバコード
４５ 円筒状嵌合部
４６ フランジ
４７、４８ プラグ
４９ アダプタ
５１、５２ 金属装荷光ファイバのクラッド
５３ Ｖ溝基板
５４ 異方性導電ペースト
５５、５６ 円柱ロッド
５７ 精密細孔を有するフェルール
５８ 注入孔
５９ 異方性導電ペースト溜め
６１ ＬＳＩチップ
６２ レーザーダイオードアレイ
６３ フォトダイオードアレイ
６４ プリント配線板またはＭＣＭ基板
６５ 光導波路
６６ 半田バンプ
６７ 導電ポスト
６８ 電気配線パターン
６９ 接続用パッド
７０、７１ 光導波路の反射面
８１ 硬化した異方性導電ペースト（異方性導電フィルム）

Claims (13)

1. 長手方向に連続して内部に埋め込み又は表面に装荷された金属領域を有する一対の金属装荷光ファイバに対して、該金属装荷光ファイバの断面間に透明かつ加圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該金属装荷光ファイバ同士を光学的かつ電気的に接続することを特徴とする金属装荷光ファイバの接続方法。
2. 前記異方性導電フィルムは、
   導電性粒子を混入したペースト状物質を一対の金属装荷光ファイバ間に注入し、硬化したものであることを特徴とする請求項１記載の金属装荷光ファイバの接続方法。
3. 前記異方性導電フィルムは、
   導電性粒子を混入した透明かつ電気的な絶縁材料で構成された薄膜状物質であり、
   該薄膜状物質を接続すべき一対の金属装荷光ファイバの断面間に挿入し、該金属装荷光ファイバ間に圧力を加えることを特徴とする請求項１記載の金属装荷光ファイバの接続方法。
4. 前記異方性導電フィルムは、
   金属装荷光ファイバの断面内で光波が主として伝搬するコア部に対応する領域に、前記導電性粒子が存在しないことを特徴とする請求項３記載の金属装荷光ファイバの接続方法。
5. 一対の光ファイバ同士を、Ｖ字形状を有するＶ溝基板、角型形状を有する角溝基板、互いに側面を接触させた２本の円柱状部材、または光ファイバの外径よりわずかに大きい内径を有する部材のうち何れか一つを用いて整列し、かつ、ペースト状物質を硬化した後の接続部を保護することを特徴とする請求項２記載の金属装荷光ファイバの接続方法。
6. 前記導電性粒子が、少なくとも使用波長域においては透明な材質にて構成されることを特徴とする請求項１乃至５記載の金属装荷光ファイバの接続方法。
7. 略同一の平面上に形成された電気伝導部と光導波部を有する光・電気複合基板と、該光・電気複合基板の上に実装する光・電気の双方の入出力部を有する光・電気複合デバイスとの間に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、該光・電気複合基板と該光・電気複合デバイスを光学的かつ電気的に接続することを特徴とする光導波路と電気伝導部の同時接続方法。
8. 前記異方性導電フィルムに混入される導電性粒子が、少なくとも使用波長域において透明な材質にて構成されることを特徴とする請求項７記載の光導波路と電気伝導部の同時接続方法。
9. 円筒状の嵌合部と該嵌合部に結合されたフランジ部とを有するフェルールの内部に固着した金属装荷光ファイバ同士を、該フェルールよりわずかに大きな内径を有するスリーブ又は割り溝を有する弾性変形スリーブの内部で整列させる光コネクタであって、前記フェルール端面同士の接触部に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することを特徴とする光コネクタ。
10. 光ファイバが挿入される細孔が、一端面にアレイ状に配列された角形フェルールであり、前記細孔には金属装荷光ファイバが固着されており、一方の角形フェルール端面に垂直に埋め込まれた２本のガイドピンを、前記角形フェルールと向かい合う他方の角形フェルールに形成されたガイドホールに嵌合することにより、これら角形フェルールに固着された金属装荷光ファイバを同時に位置決め接続する光コネクタであり、
    前記角形フェルール端面の接触部に透明かつ膜圧方向のみに電気的導電性を発生可能な異方性導電フィルムを介在させ、前記異方性導電フィルムを挟み込むように、前記角形フェルール同士を圧力で押し付ける構造を有することを特徴とする光コネクタ。
11. 前記異方性導電フィルムは、
    導電性粒子を混入した光学的に透明かつ電気的な絶縁材料で構成された薄膜状物質からなり、
    該薄膜状物質を接続すべき一対の金属装荷光ファイバの断面間に挿入し、該金属装荷光ファイバ間に圧力を加えることを特徴とする請求項９又は１０記載の光コネクタ。
12. 前記異方性導電フィルムは、
    前記金属装荷光ファイバの断面内で光波が主として伝搬するコア部に対応する領域に、前記導電性粒子が存在しないことを特徴とする請求項９又は１０記載の光コネクタ。
13. 混入される導電性粒子が、少なくとも使用波長域において透明な材質にて構成されることを特徴とする請求項９乃至１１記載の光コネクタ。

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