JP2006276187A

JP2006276187A - 金属被覆光ファイバおよびその製造方法並びに光部品

Info

Publication number: JP2006276187A
Application number: JP2005091523A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Furusawa; 光康古澤; Setsuo Ando; 節夫安藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP4329081B2

Abstract

【課題】光ファイバの芯線との密着性とハンダ接合性の両方に優れた金属被覆を有する金属被覆光ファイバおよびそれを簡易に製造できる方法を提供する。
【解決手段】光ファイバの芯線表面の少なくとも一部に、前記芯線表面に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成される第２の無電解Ｎｉメッキ層とを有し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％以上であり、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％未満であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属被覆された光ファイバに関するものである。より詳しくは、光ファイバの芯線の表面が金属膜で被覆された金属被覆光ファイバに関するものである。

大容量の情報を高速で送受信するために、光通信システムが注目されている。光通信システムにおいて光の伝搬路として用いられる光ファイバは、その中心部に光を伝搬させるコアと、コアの周囲に形成されて且つコアよりも屈折率の小さいクラッド層を備える。通常、コアとクラッドは石英ガラス製であり、芯線と呼ばれる。芯線の周囲には、折れや水分による特性劣化を防ぐために、樹脂製の保護被覆が形成される。

一方、光部品は光ファイバの伝送路の途中に配置され、光の送受、挿入、分岐などを行うものである。光部品は、光の送受、挿入、分岐などの機能を担う光素子と、その端部が光素子に対向する光ファイバと、それらを収納するための筐体から構成されている。光素子と光ファイバとの位置関係は光部品の機能が最も効率よく発現するように決められる。たとえば、光送信器は、光素子であるレーザーダイオードから出射される光が光ファイバに挿入されるときの光強度が最も大きくなるように、光ファイバとレーザーダイオードとの位置関係が決められる。この位置関係が変わると、送信される光強度が弱くなってしまう不具合となる。光部品において光素子と光ファイバの位置関係は重要であり、さまざまな使用環境下でこの位置関係が殆ど変わらないことが望まれる。

従来、光素子と光ファイバの固定には、樹脂製の接着剤が用いられてきた。光ファイバは保護被覆が除去されて露出した芯線がセラミックス製のフェルールに貫入されて、貫入孔との隙間を樹脂製接着剤によって埋められ固定される。樹脂製接着剤を硬化させる方法として、熱を加えるもの、自然放置するもの、紫外線を照射するものなどがあるが、総じて透湿性が高く、湿気に弱いという欠点がある。このため、高湿度環境下では位置ズレを起こしてしまい、光部品としての正常な動作を行うことが困難となる。

光ファイバが光部品筐体内部に貫入する貫入孔との隙間が樹脂製接着剤によって埋められ光ファイバが固定され、光部品が封止される場合も同様の問題を抱える。すなわち、高湿度環境下では、樹脂製接着剤で封止した箇所から光部品内部に水分が侵入し、位置ズレを起こすなどして正常な動作が困難となる。

かかる樹脂製接着剤の固定・封止に替わって、ハンダによる固定・封止も提案されている（特許文献１）。しかし、光ファイバの材質は、保護被覆は樹脂、芯線は石英ガラスであるため、そのままでは良好なハンダ接合を得にくい。そこで保護被覆を除去して、露出した光ファイバの芯線の表面を金属膜で被覆し、その金属膜とハンダ接合させることが行われている。

光ファイバの芯線の表面に金属膜を形成させる方法として、メッキ法、イオンプレーティング法、スパッタ法が挙げられる。このうちイオンプレーティング法やスパッタ法では、全周に渡って均一な金属膜を得ることが難しく、光ファイバの保護被覆が高温となって変形してしまう不都合が生じる。これに対してメッキ法（例えば、特許文献１、特許文献２）は、全周にわたって均一な金属膜を得やすいため好適な金属膜形成方法と言える。

特開２００３−２４１０３４号公報特開平７−２４４３２３号公報

しかし、メッキ法のうち、電解メッキ法は、光ファイバの芯線が非導電性の石英ガラスでできているため、導通のためのカーボン層を設けたり、無電解メッキ層などを予め形成する（特許文献１）などの必要があり、作製工程が増えて工程が複雑になってしまう。一方、無電解メッキ法、例えばＮｉ−Ｐメッキでは、形成される金属膜のＰ濃度によって特性が変わることが知られている。この場合Ｐ濃度が高いと膜応力が小さくなり、密着性において有利となる。しかし、一方、金属膜のＰ濃度が高いとハンダ接合の密着性が低下するという問題があった。無電解メッキを施した後に電界メッキを施す方法（特許文献１）も、結局は工程を複雑なものとしてしまう。

このように、光ファイバと金属膜の良好な密着性と良好なハンダ接合性を簡易な工程で両立することは困難であった。本発明は、従来の上記問題点を解決し、光ファイバと金属膜との密着性、ハンダ接合性、共に優れた金属被覆光ファイバ、およびその製造方法を提供しようとするものである。

光ファイバの芯線表面の少なくとも一部に、前記芯線表面に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成される第２の無電解Ｎｉメッキ層とを有し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％以上であり、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％未満であることを特徴とする。前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を高くして６.５質量％以上とすることで、内部応力を低減し良好な密着性を実現することができる。一方、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を低くして６.５質量％未満とすることによって、良好なハンダ接合を得ることができる。

さらに、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、０．２μｍ以上であることが好ましい。第１の無電解Ｎｉメッキ層の厚さを０．２μｍ以上とすることで、光ファイバとの良好な密着性を得ることができる。厚さが０．２μｍ未満であると、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の内部応力の影響を受け、剥離などの密着性不良を引き起こす。安定して良好な密着性を得るためには、より好ましくは、０．３μｍ以上である。また、前記第1の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、それが大きくなりすぎると、生産性が低下するほか、メッキ膜全体に占める第１の無電解メッキ層の割合が大きくなり、ハンダ密着性を阻害するため、１μｍ以下であることが好ましい。

さらに、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、０．８μｍ以上であることが好ましい。ハンダ接合を行うとき、金属膜の中でハンダと合金を形成する層の厚さはおよそ０．８μｍであり、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の厚さを０．８μｍ以上とすれば、ハンダと反応して合金を形成する部分を、実質的に前記第２の無電解Ｎｉメッキ層だけとすることが可能である。前記第２の無電解Ｎｉメッキ層はＰ濃度が低いので良好なハンダ接合を形成することができる。逆に前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の厚さを０．８μｍ未満とすれば、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層もハンダと反応して合金を形成する。第１の無電解Ｎｉメッキ層はＰ濃度が高く、Ｐを含有する異相を析出しやすいので、良好なハンダ接合を得ることが困難となる。また、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、それを必要以上に大きくすることは生産性の低下につながるため、好ましくは１０μｍ以下とする。

さらに、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の上にＡｕメッキ膜が形成されていることが好ましい。Ａｕはハンダの濡れ性がよく、さらに良好なハンダ接合を得ることができる。

本発明の光部品は、光ファイバを用いており、前記光ファイバは上記本発明のいずれかの金属被覆光ファイバであり、前記金属被覆光ファイバはその金属被覆部分において前記光部品にハンダ固定されていることを特徴とする。ハンダ固定された光ファイバは、接着剤などの樹脂で固定した場合よりも、高湿度下の位置ズレが起きにくいため、光部品の耐環境の信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の別の光部品は、筐体と前記筐体内部に貫入する光ファイバを有する光部品であって、前記光ファイバは上記本発明のいずれかの金属被覆光ファイバであり、前記筐体は光ファイバ貫入部に金属部を有し、前記貫入部と前記金属被覆光ファイバとの隙間が、前記金属被覆光ファイバの金属被覆部分においてハンダ封止されていることを特徴とする。前記貫入部と前記金属被覆光ファイバとの隙間がハンダによって閉塞、封止されるので、樹脂で封止される場合よりも、光部品内部に湿気や外気が侵入しにくくなる。このため、光ファイバの位置ズレが生じにくく、また発光素子、受光素子の特性劣化を防ぐことができる。

また、本発明の金属被覆光ファイバの製造方法は、光ファイバの芯線の表面の少なくとも一部を露出させる工程と、前記光ファイバを１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴に浸す無電解Ｎｉメッキ工程とを有し、前記無電解Ｎｉメッキ工程におけるＮｉメッキの成長速度を０．１μｍ／分以上とすることにより、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することを特徴とする。前記無電解Ｎｉ工程におけるＮｉメッキの成長速度を０．１μｍ／分以上とすることにより、１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴で、Ｐ濃度の高い第１の無電解メッキ層とＰ濃度の低い第２の無電解メッキ層を有する密着性とハンダ接合性に優れる金属被覆光ファイバを提供することができ、製造工程の簡素化、低コスト化が可能となる。

また、本発明の金属被覆光ファイバの製造方法は、金属被覆光ファイバの製造方法であって、光ファイバの芯線の表面の少なくとも一部を露出させる工程と、前記光ファイバを１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴に浸す無電解Ｎｉメッキ工程とを有し、前記無電解Ｎｉメッキ工程の初期のメッキ浴温度を、終期のメッキ浴温度よりも低くすることにより、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することを特徴とする。１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴で、Ｐ濃度の高い第１の無電解メッキ層とＰ濃度の低い第２の無電解メッキ層を有する密着性とハンダ接合性に優れる金属被覆光ファイバを提供することができ、製造工程の簡素化、低コスト化が可能となる。

さらに、前記無電解Ｎｉメッキ浴は、被メッキ体がＮｉである場合に形成される無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が３.５質量％以上、かつ６.５質量％未満となる無電解Ｎｉメッキ浴であることを特徴とする。前記無電解Ｎｉメッキ浴として、被メッキ体がＮｉである場合に形成される無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が３.５質量％以上、かつ６.５質量％未満となるメッキ液を採用して、金属被覆光ファイバの製造を行えば、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することができる。かかる方法により、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％以上とすることが可能となり、内部応力が小さく、良好な密着性を実現できる。また、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は、６.５質量％未満となり、Ｐ濃度が低いため良好なハンダ接合を得ることができる。

本発明によれば、密着性とハンダ接合性の両方に優れた金属被覆を有する金属被覆光ファイバおよびそれを簡易に製造できる方法を提供することができる。また、本発明の金属被覆光ファイバを用いた光部品では、該光ファイバをハンダ固定することにより位置ズレを防止する一方、ハンダ封止することにより気密性を向上させることができる。

本発明では、光ファイバの芯線表面の少なくとも一部に、前記芯線表面に接して第１の無電解Ｎｉメッキ層、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に第２の無電解Ｎｉメッキ層を形成する。そして前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さいものとする。該構成を採用する理由を以下説明する。「無電解めっき基礎と応用電気鍍金研究会編日刊工業新聞社」によれば、Ｐの濃度（質量％）と膜内の内部応力の関係は以下の通りである。Ｐ濃度が９質量％未満では引っ張り応力が発生し、Ｐ濃度が７質量％未満では３０ｋｇ／ｍｍ^２（２９.４ｋＰａ）を超える引っ張り応力となる、さらにＰ濃度が６.５質量％未満では特に大きな引っ張り応力が発生する。逆にＰ濃度が６.５質量％以上では引っ張り応力が小さくなり、さらにＰ濃度が減り９〜１６質量％となると５ｋｇ／ｍｍ^２（４.９ｋＰａ）未満の圧縮応力が発生する。Ｐ濃度が６.５質量％以上では内部応力は４０ｋｇ／ｍｍ^２（３９.２ｋＰａ）以下であり、剥離、クラックが生じにくく、下地である光ファイバの芯線との密着性が良好な金属被覆光ファイバが得られることとなる。

一方、金属膜のＰ濃度が高いとハンダ接合の密着性が低下する。ハンダ接合を行うと、金属膜中のＮｉはハンダと合金を形成するが、金属膜中のＰはハンダと合金を形成することができず、Ｎｉとハンダとの合金層と金属膜との間に異相となって析出する。このＰを含有する異相は結合力が弱く、結果としてハンダ接合の接合強度を低下させてしまうのである。逆に、Ｐ濃度が低くすることによって、異相の生成を抑制し、良好な接合を得ることができる。したがって、光ファイバに接している第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を高くし、第2の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を低くすることによって、密着性、ハンダ接合性に優れた金属被覆光ファイバを得ることができる。上述のように、特に前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％以上、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％未満とすることが好ましい。より好ましくは、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％以上、かつ９.５質量％未満である。内部応力を低くするためには、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は高いことが好ましいが、１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴で第１、第２の無電解メッキ層を形成する場合には、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を高くしすぎると、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％未満として、高いハンダ接合性を得ることが困難となる。この場合、第２の無電解メッキ層のＰ濃度は３.５質量％以上、かつ６.５質量％未満が好ましい。高いハンダ接合性を得る観点からは、さらに好ましくは、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％以上、かつ８.５質量％未満、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は３.５質量％以上、かつ５.５質量％未満である。

また、析出速度の違いから、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層と前記第２の無電解Ｎｉメッキ層は組織も異なる。析出速度の遅い前記第１の無電解Ｎｉメッキ層は柱状晶を有し、析出速度の速い前記第２の無電解Ｎｉメッキ層はチル晶またはアモルファス相を有する。

前記第１の無電解Ｎｉメッキ層と前記第２の無電解Ｎｉメッキ層を形成させる方法として、１種の無電解Ｎｉメッキ浴を用いることが、本発明の特徴の一つである。これは、１種の無電解Ｎｉメッキ浴を用いつつ、金属被覆光ファイバに好適な無電解Ｎｉメッキ層構成を実現できるという新規な知見に基づく。この場合、メッキ析出速度の差によるＰ濃度変化を利用するのが、簡便であり最適である。Ｎｉメッキの析出速度が速くなると、Ｐ濃度は低下する。前記Ｎｉメッキの析出速度は０.１μｍ／分以上とすることが好ましい。光ファイバの芯線に接する部分の第１の無電解Ｎｉメッキ層の析出速度に対して、第２の無電解メッキ層の析出速度を速くするためには、０.１３μｍ／分以上の析出速度とすることがより好ましい。一方、析出速度が速くなりすぎると、第１の無電解メッキ層のＰ濃度が低くなってしまうので、析出速度は０.２μｍ／分以下が好ましい。また、析出速度は、メッキ処理の温度によって、制御することができる。浴の温度は、６０〜９０℃の範囲が好ましい。６０℃未満であると、めっき反応が進行しなくなるためにメッキ膜が得られず、９０℃超であるとメッキ液の分解が促進される。第１の無電解メッキ膜と第２の無電解メッキ膜とで析出速度に差を設けて、前者の析出速度を上げるためには、メッキ工程の初期と終期とで温度差を設け、メッキ初期の温度を低く、終期の温度を高くすることが好ましい。この場合メッキ初期の温度は６０℃以上、かつ７０℃未満とし、メッキ終期の温度は７０℃以上、かつ９０℃以下とすることが好ましい。かかる温度差は、２段階等の段階的に制御するほか、連続的に制御してもよい。このように、析出速度の違いにより、Ｎｉ濃度の異なる２層の無電解Ｎｉメッキ層の形成を制御することができるのである。また、Ｐ濃度の高い第1の無電解Ｎｉメッキ層を形成するためには、メッキの前処理としてＰｄ等の触媒処理を施すことが好ましい。

前記無電解Ｎｉメッキ浴として、通常のＮｉ−Ｐメッキに比べて、Ｐ濃度の低いメッキを用いる。被メッキ体がＮｉである場合に形成される無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が３.５質量％以上、かつ６.５質量％未満となるメッキ液を採用して、金属被覆光ファイバの製造を行えば、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することができる。かかる方法により、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％以上とすることが可能となり、内部応力が小さく、良好な密着性を実現できる。また、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は、６.５質量％未満となり、Ｐ濃度が低いため良好なハンダ接合を得ることができる。前記無電解Ｎｉメッキ浴として、被メッキ体がＮｉである場合に形成される無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が３.５質量％以上、５.５質量％未満となるメッキ液を用いることが、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％以上、かつ８.５質量％未満、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を３.５質量％以上、かつ５.５質量％未満とするうえでより好ましい。

無電解Ｎｉメッキ処理としては、本発明において特に限定する以外は、通常の無電解Ｎｉメッキ処理の方法を用いることができる。

また、無電解Ｎｉメッキの上にはさらにＡｕ被覆、特にＡｕメッキを施すことが好ましい。Ａｕはハンダとの濡れ性がよく、ハンダ接合性の向上に寄与するほか、Ｎｉ層の酸化を防止する。Ａｕメッキは、置換型無電解Ａｕメッキ、無電解Ａｕメッキなどの方法で形成すればよい。

本発明に係る前述の金属被覆光ファイバをその金属被覆部分において光部品にハンダ固定すること、または光ファイバ貫入部を有する光部品の筐体との隙間をハンダ封止することによって、耐湿性などの信頼性を向上し、発光素子、受光素子の特性劣化を防いだ光部品を提供できる。ここでいう光部品とは、光ファイバを用いているものであれば特に限定するものではないが、具体的に次のようなものが挙げられる。例えば、ＬＤモジュール（Laser Diode Module）のように発光素子の光を先球光ファイバにより外部に送り出す装置、光ファイバ同士を突き合わせ若しくは移動させて光路を切り替えるファイバ駆動型光スイッチ、光路内でミラーを回転若しくは移動させて光路を切り替えるミラー駆動型光スイッチ、ミラーの代わりにプリズムを動かして光路を切り替えるプリズム駆動型光スイッチ、導波路と外部の光ファイバと結合させる導波路型光スイッチ、マイクロミラーをマトリクス状に２次元配置して光路を切り替えるＭＥＭＳ型光スイッチ、マイクロミラーアレイ同士を３次元的に対向させることにより光路を切り替えるＭＥＭＳ型光スイッチ、誘電体多層膜によって一部の光を透過させ、その強度を検出する光パワーモニタ、空気中に出射した光の光路中にファラデー回転子を挿入した光アイソレータおよび光サーキュレータ、光吸収体を挿入した光減衰器などである。

以下、本発明に係わる実施例を説明する。ただし、これら実施例により本発明が限定されるものではない。なお、類似の部品については同じ符号で説明する。
（実施例１）
図１に本実施例の金属被覆光ファイバの模式図を示す。光ファイバの先端の保護被覆（径２５０μｍ）を剥離除去して、芯線（径１２５μｍ）を露出させた（図１（ａ））。保護被覆の剥離除去は、被覆除去器（株式会社フジクラ社製高強度ホットジャケットストリッパー：ＨＴＳ−１２）を用いた。露出した芯線の長さはおよそ３ｍｍとした。芯線表面に残存する保護被覆片を取り除いた後、露出した芯線を水酸化カリウム水溶液およびフッ化水素アンモニウム水溶液に順次に浸漬させ、アルカリ洗浄と酸エッチングを行った。なお、アルカリ洗浄と酸エッチングの間には、十分な流水洗浄を行った。以下に説明する浸漬工程間でも同様に十分な流水洗浄を行った。

続いて、カップリング剤等を含む溶液（例えば、メルテックス社製メルプレートコンディショナー１１０１）に浸漬させて芯線表面を増感させ、ついで塩化パラジウム水溶液に浸漬させて芯線表面に触媒Ｐｄを付加させた後、無電解Ｎｉメッキ液に浸漬させて、無電解Ｎｉメッキ膜を形成させた（図１（ｂ））。メッキ浴の温度はメッキ工程初期で６８℃、メッキ工程終期で７５℃、浸漬時間は１５分であった。

第１の無電解Ｎｉメッキ層と第２の無電解Ｎｉメッキ層の、２層の無電解Ｎｉメッキ膜を形成させる方法として、メッキ析出速度の差によるＰ濃度変化を利用した。採用した無電解Ｎｉメッキ液は、被メッキ体がＮｉであるときに形成させるＮｉメッキ層のＰ濃度が４質量％のものを用いた。つまり、本実施例においては、芯線表面がＮｉメッキで覆われた後に形成される前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が４質量％となる。第２の無電解Ｎｉメッキ層の膜厚は１．６μｍであった。また、無電解Ｎｉメッキ膜の上にさらに０．０５μｍ厚さの置換型無電解Ａｕメッキを施した。膜厚は、メッキ断面をＳＥＭ観察し４箇所の平均をもってメッキ層の膜厚とした。また、Ｐの濃度はＳＥＭ／ＥＤＸで測定した。

一方、無電解Ｎｉメッキ膜の初期析出過程では、芯線表面はまだＮｉメッキ膜で覆われておらず、触媒Ｐｄが露出している。Ｐｄ上での無電解Ｎｉメッキ膜の析出速度は、Ｎｉ上に比べて速くＰ濃度が変化して低下する。本実施例では、芯線表面付近にＰ濃度が７質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層が形成された。第１の無電解Ｎｉメッキ層の膜厚は０．４μｍであり、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層と合せた無電解Ｎｉメッキ層全体での析出速度は、０.１３μｍ／分であった。また、ＳＥＭ観察した結果を図２に、その模式図を図３に示すが、光ファイバ表面に接する第１の無電解Ｎｉメッキ層は柱状晶であり、該柱状晶の上の第２の無電解Ｎｉメッキ層はアモルファス相であった。

このようにメッキ析出速度の差を利用して、芯線表面上に、Ｐ濃度の大きい第1のＮｉメッキ層とＰ濃度の小さい第２のＮｉメッキ層を形成した。これを試料Ａとする。この試料Ａをハンダ接合させ、引張り試験の破断強度をもって、接合強度を調べたところ、良好な接合強度を示した。これは、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が４質量％と低く、Ｐ異相の形成が少なかったためと考えられる。また、膜厚は１．６μｍであり、ハンダとの合金層の厚さ０．８μｍよりも厚い。合金となるのは実質的に第２の無電解Ｎｉメッキ層だけであり、Ｐ濃度の高い第１の無電解Ｎｉメッキ層は反応しないので、Ｐを含有する異相が少なく良好なハンダ接合となったと考えられる。また、金属被複ファイバ１００個に対する粘着テープによる密着力試験でも、剥れはなく、強固な密着性を示した。これは、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が７質量％であり、内部応力が小さかったためと考えられる。

（比較例１）
被メッキ体がＮｉであるときに形成させるＮｉメッキ層のＰ濃度が１質量％の無電解Ｎｉメッキ液を用いた以外は実施例１と同様にして金属被覆光ファイバを作製したところ、芯線表面上に、Ｐ濃度が４質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ０．４μｍ）が形成され、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に、Ｐ濃度が１質量％の第２の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ１．６μｍ）が形成された。作製した金属被覆光ファイバを試料Ｂとする。この試料Ｂをハンダ接合させたところ、良好な接合強度を示した。一方、金属被複ファイバ１００個に対する粘着テープによる密着力試験では、１５個の剥れが発生し、密着性が低かった。これは、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が１質量％と低くＰを含有する異相の生成が少なかったため、ハンダ接合は良好なものとなったが、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が４質量％であり、内部応力が大きく密着性は低くなったためと考えられる。

（比較例２）
被メッキ体がＮｉであるときに形成させるＮｉメッキ層のＰ濃度が８質量％の無電解Ｎｉメッキ液を用いた以外は実施例１と同様にして、金属被覆光ファイバを作製したところ、芯線表面上に、Ｐ濃度が１１質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ０．４μｍ）が形成し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に、Ｐ濃度が８質量％の第２の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ１．６μｍ）が形成された。作製した金属被覆光ファイバを試料Ｃとする。この試料Ｃをハンダ接合したところ、破断し、接合強度が弱かった。一方、粘着テープによる密着力試験では、剥れはなく良好な密着性を示した。第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が１１質量％と低く密着性は良好なものとなったが、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が８質量％と高く、Ｐ異相が多く生成したため、ハンダ接合強度は弱くなったものと考えられる。

以上のように、被メッキ体がＮｉであるときに形成させるＮｉメッキ層のＰ濃度を３.５〜６.５質量％の範囲とし、第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％以上、第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度を６.５質量％未満とすることによって、ハンダ接合性と密着性がともに良好な金属被複光ファイバが得られた。

（実施例２）
芯線表面上に、Ｐ濃度が７質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ０．４μｍ）を形成し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に、Ｐ濃度が４質量％の第２の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ１．６μｍ）を形成した金属被覆光ファイバ４（試料Ａ）を用いて、光部品用金属筐体５を作製した。これを金属筐体ａとする。図４に前記金属筐体の光ファイバ貫入部分の模式図を示す。前記金属筐体ａの孔６（径５００μｍ）に金属被覆光ファイバを貫入させ、前記金属被覆光ファイバ４の金属被覆３と前記孔６との隙間に溶融したハンダ７を流し込んで、前記隙間を封止した。金属被覆光ファイバ４の金属被覆３はハンダ７と合金を形成し、ハンダ接合を形成した。前記隙間の封止部の気密性を調べるために、８０℃に加熱したフロリナート液に金属筐体Aを浸漬させて封止部からの気泡発生の有無を確認した。８０℃に加熱するのは、金属筐体内の気圧を上昇させ封止部から気泡が発生しやすくさせるためである。金属被覆光ファイバ（試料Ａ）を用いて作製した２０個の金属筐体Ａを８０℃フロリナート液に浸漬させたところ、２０個すべてで封止部から気泡発生がなかった。封止部の気密性が良好であることが確認された。

（比較例３、４）
比較のために、芯線表面上に、Ｐ濃度が４質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ０．４μｍ）を形成し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に、Ｐ濃度が１質量％の第２の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ１．６μｍ）を形成した金属被覆光ファイバ（試料Ｂ）、および芯線表面上に、Ｐ濃度が１１質量％の第１の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ０．４μｍ）を形成し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に、Ｐ濃度が８質量％の第２の無電解Ｎｉメッキ層（厚さ１．６μｍ）を形成した金属被覆光ファイバを用いて、光部品用金属筐体を作製した。これらをそれぞれ金属筐体ｂ（比較例３）および金属筐体ｃ（比較例４）とする。実施例２と同様に、それぞれ２０個ずつの金属筐体ｂと金属筐体ｃを８０℃フロリナート液に浸漬させたところ、金属筐体Ｂでは３個、金属筐体Ｃでは４個の封止部から気泡が発生した。封止部の気密が不十分であることが確認された。金属筐体Ｂでは金属被覆と芯線との密着強度不足、金属筐体Ｃではハンダ接合時のハンダ濡れ性不足により、封止部に隙間が発生してしまったと考えられる。

本発明の１実施例の金属被覆光ファイバの作製に関する模式図である。本発明の金属被覆光ファイバの無電界Ｎｉメッキ層を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を示す写真である。図２の写真の模式図である。本発明の１実施例の金属被覆光ファイバを用いた金属筐体の模式図である。

符号の説明

１：芯線２：保護被覆３：金属被覆４：金属被覆光ファイバ
５：金属筐体６：孔７：ハンダ８：光ファイバ芯線
９：第１の無電解Ｎｉメッキ層１０：第２の無電解Ｎｉメッキ層

Claims

光ファイバの芯線表面の少なくとも一部に、前記芯線表面に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成される第２の無電解Ｎｉメッキ層とを有し、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％以上であり、前記第２の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度は６.５質量％未満であることを特徴とする金属被覆光ファイバ。
前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の金属被覆光ファイバ。
前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の厚さは、０．８μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属被覆光ファイバ。
前記第２の無電解Ｎｉメッキ層の上にＡｕメッキ膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属被覆光ファイバ。
光ファイバを用いた光部品であって、前記光ファイバは請求項１〜４のいずれかに記載の金属被覆光ファイバであり、前記金属被覆光ファイバはその金属被覆部分において前記光部品にハンダ固定されていることを特徴とする光部品。
筐体と前記筐体内部に貫入する光ファイバを有する光部品であって、前記光ファイバは請求項１〜４のいずれかに記載の金属被覆光ファイバであり、前記筐体は光ファイバ貫入部に金属部を有し、前記貫入部と前記金属被覆光ファイバとの隙間が、前記金属被覆光ファイバの金属被覆部分においてハンダ封止されていることを特徴とする光部品。
金属被覆光ファイバの製造方法であって、光ファイバの芯線の表面の少なくとも一部を露出させる工程と、前記光ファイバを１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴に浸す無電解Ｎｉメッキ工程とを有し、前記無電解Ｎｉメッキ工程におけるＮｉメッキの成長速度を０．１μｍ／分以上とすることにより、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。
金属被覆光ファイバの製造方法であって、光ファイバの芯線の表面の少なくとも一部を露出させる工程と、前記光ファイバを１種のＰ濃度を有する無電解Ｎｉメッキ浴に浸す無電解Ｎｉメッキ工程とを有し、前記無電解Ｎｉメッキ工程の初期のメッキ浴温度を、終期のメッキ浴温度よりも低くすることにより、光ファイバの芯線に接して形成される第１の無電解Ｎｉメッキ層と、前記第１の無電解Ｎｉメッキ層の上に形成され、Ｐ濃度が前記第１の無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度よりも小さい第２の無電解Ｎｉメッキ層とを形成することを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。
前記無電解Ｎｉメッキ浴は、被メッキ体がＮｉである場合に形成される無電解Ｎｉメッキ層のＰ濃度が３.５質量％以上、かつ６.５質量％未満となる無電解Ｎｉメッキ浴であることを特徴とする請求項７または８に記載の金属被覆光ファイバの製造方法。