JP2012002993A - 光ファイバ位置決め部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極用リードが剥離する虞の少ない光ファイバ位置決め部品を提供する。
【解決手段】光ファイバが挿入される収容孔を有する本体３と、収容孔が開口する本体３の一面に設けられた電極用リード４とを備えた光ファイバ位置決め部品であって、電極用リード４の本体３に対向して接触する接触面及びその反対側の面にめっき層４ｂが設けられている。本体３と電極用リード４の接触面との間に水分が侵入しても電極用リード４の接触面が酸化されず、電極用リード４が本体３から剥離する虞がない。
【選択図】図２

Description

本発明は、光電変換素子に光信号を伝送し、あるいは、光電変換素子へ光信号を伝送する光ファイバの光電変換素子に対する位置を定める光ファイバ位置決め部品及びその製造方法に関する。

近年の通信ネットワークの大容量化・高速化やスーパーコンピュータの処理能力の向上に伴って、伝送速度の向上が要請され、光インターコネクション技術が注目されている。この技術は、ＬＳＩ等の信号処理装置との接続、あるいは信号処理装置とルータ等の外部インターフェイスとの接続に、光電変換素子を備えた光電気変換モジュールを用いて、機器間の電気信号を光信号に置き換えて伝送速度を向上させようとするものである。

このような光電気変換モジュールでは、光ファイバと光電変換素子との位置合わせに高い精度が要求されることから、特許文献１に示すような光接続部品（光ファイバ位置決め部品）が用いられている。

特開２００８−１０２３１５号公報

ところで、このような光ファイバ位置決め部品は、電極用リードとなるリードフレームから電極用リードとなるパターンを打ち抜き、該リードフレームを金型内に配置した状態で樹脂を注入し電極用リードと光ファイバ位置決め部品の本体とを一体的にインサート成形し、リードフレームから電極用リードとなる領域を切り離し、電極用リードにめっきを施して製造されていた。

このように、従来では電極用リードへのめっき工程を光ファイバ位置決め部品の製造工程の最後に行い、光ファイバ位置決め部品を製造した直後にはんだ付け等により外部機器と電気的に接続していた。これは、電極用リードと外部機器との間の導通性能や接続強度を確保するために、めっき直後の電極用リードの清浄な面にはんだ付けをして良好な電気的接続を確立するためである。

このように光ファイバ位置決め部品の製造工程の最後に電極用リードへめっきが施される場合は、電極用リードの外部に露出する面にのみめっき層が形成され、電極用リードの本体と接する接触面は本体に覆われているためにめっき層が形成されない。しかしながら、光ファイバ位置決め部品の本体と電極用リードの間の微少な隙間に水分が侵入すると電極用リードの該接触面が酸化され、微少隙間で金属酸化物が成長する結果、電極用リードが本体から剥離する虞があった。

そこで、本発明は電極用リードが剥離する虞の少ない光ファイバ位置決め部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するために以下が提供される。
（１） 光ファイバが挿入される収容孔を有する本体と、
前記収容孔の開口する前記本体の一面に設けられた電極用リードとを備えた光ファイバ位置決め部品であって、
前記電極用リードの前記本体に対向して接触する接触面及びその反対側の面にめっき層が設けられていることを特徴とする光ファイバ位置決め部品。
（２） 前記電極用リードの前記接触面およびその反対側の面を繋ぐ両側面にもめっき層が設けられていることを特徴とする（１）の光ファイバ位置決め部品。
（３） 光ファイバが挿入される収容部を有する本体と、
前記本体の一面に設けられた電極用リードとを備えた光ファイバ位置決め部品の製造方法であって、
リードフレームの少なくとも前記電極用リードとなるべき領域にめっき層を形成する工程と、
めっき層が形成された前記リードフレームを金型内に配置して前記リードフレームと前記本体とを一体的にインサート成形する工程と、
前記リードフレームから前記光ファイバ位置決め部品を切り離す工程とを順に行うことを特徴とする光ファイバ位置決め部品の製造方法。
（４） 前記リードフレームから前記電極用リードとなるべきパターンを打ち抜き、
前記パターンが打ち抜かれた前記リードフレームにめっき層を形成することを特徴とする（３）の光ファイバ位置決め部品の製造方法。
（５） 前記リードフレームにめっき層を形成し、
前記めっき層が形成された前記リードフレームから前記電極用リードとなるべきパターンを打ち抜くことを特徴とする（３）の光ファイバ位置決め部品の製造方法。

本発明に係る光ファイバ位置決め部品によれば、前記電極用リードの前記本体に接触する接触面及びその反対側の面にめっき層が設けられている。したがって、電極用リードの接触面がめっき層によって保護されているので、本体と電極用リードの接触面との間に水分が侵入しても電極用リードの接触面が酸化されず、電極用リードが本体から剥離する虞がない。よって電極用リードが剥離する虞の少ない光ファイバ位置決め部品を提供することができる。

更に、本発明に係る光ファイバ位置決め部品の製造方法によれば、リードフレームの少なくとも前記電極用リードとなるべき領域にめっき層が形成されてから、めっき層が形成されたリードフレームを金型内に配置してリードフレームと本体とを一体的にインサート成形するので、電極用リードの本体に対向して接触する面にも容易に保護層としてのめっき層を設けることができる。したがって、本体と電極用リードの接触面との間に水分が侵入しても電極用リードの接触面が酸化されず、電極用リードが本体から剥離する虞が少ない。よって電極用リードが剥離する虞の少ない光ファイバ位置決め部品を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品の斜視図である。 図１に示す光ファイバ位置決め部品の底面図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品の製造方法を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品の製造方法を示す模式図である。 本発明の変形例に係る光ファイバ位置決め部品の製造方法を示す模式図である。 本発明の変形例に係る光ファイバ位置決め部品の底面図である。

＜光ファイバ位置決め部品＞
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品を、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、光ファイバ位置決め部品１は、光電変換素子２が搭載される素子搭載部３ａと光ファイバを支持する支持部３ｂとを有する樹脂製の本体３と、素子搭載部３ａに設けられ光電変換素子２と電気的に接続された電極用リード４とを有する。

本体３の素子搭載部３ａは略直方体の部材であり、素子搭載部３ａの前面である素子搭載面３ａ１には複数の電極用リード４が設けられる。これら電極用リード４の上には、フォトダイオードやＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）等の複数の（図示の例では２つ）光電変換素子２が取り付けられている。

支持部３ｂは素子搭載部３ａと一体的に成形された略直方体の部材である。素子搭載面３ａ１の光電変換素子２に対応する位置には挿通孔（収容孔）が開口して支持部３ｂを貫通している。光ファイバがこの挿通孔に挿通されることによって、光ファイバが光ファイバ位置決め部品１に支持される。なお、挿通孔に代えて本体３の上部に溝を設け、この溝に光ファイバを収容して光ファイバを光ファイバ位置決め部品１に固定してもよい。

本体３には、素子搭載部３ａの素子搭載面３ａ１から支持部３ｂに延びて貫通する嵌合孔５が設けられている。図示せぬ光ファイバコネクタ等の相手部材に設けられた突起が嵌合孔５に挿入されることによって、光ファイバ位置決め部品１の支持部３ｂの後部に相手部材を精度良く位置合わせすることができる。

電極用リード４は銅等の金属の板状部材であって、素子搭載部３ａの素子搭載面３ａ１に複数本（図示の例では４本）設けられている。電極用リード４の一端部は素子搭載面３ａ１の中央の光電変換素子２に対応する位置まで延出し、この上に光電変換素子２がフリップチップ実装されている。

また、電極用リード４は素子搭載面３ａ１に設けられた凸部３ｃに埋め込まれるように保持されており、電極用リード４が本体３から脱落することを防止している。なお、この凸部３ｃは素子搭載面３ａ１の底面側の一部分が盛り上がるように設けられた段部である。

更に、電極用リード４の他端側は本体３の凸部３ｃから外側に突出して突出端子４ａを形成している。この電極用リード４の突出端子４ａには外部機器と接続するための電極用ワイヤがワイヤボンディングされたり、回路基板に差し込まれたりすることによって電気的に接続され、光電変換素子２へ電気信号を供給したり電気信号を外部へ取り出すことができる。

なお、各電極用リード４の一端側の互いの間隔は、光電変換素子２が一対の電極用リード４を跨って配置されるように狭められている。一方、各電極用リード４の他端側の互いの間隔は広げられて、光電変換素子２へ電気信号を供給したり光電変換素子２からの電気信号が出力される外部機器との接続が容易にされている。

図２は、図１に示す光ファイバ位置決め部品１の要部底面図であり、電極用リード４の突出端子４ａの底面を拡大して示した図である。図２に示すように、板状の電極用リード４には、素子搭載面３ａ１と対向して接触する接触面、およびその反対側の面にめっき層４ｂが設けられている。めっき層４ｂはスズ、亜鉛、ニッケル、金、プラチナまたはチタン等から形成することができる。

なお、光電変換素子２の端子部に金バンプが設けられており、光電変換素子２の金バンプを電極用リード４にフリップチップ実装する場合は、下地としてニッケル、その上に金のめっき層４ｂを電極用リード４に設けると、光電変換素子２を電極用リード４に高い取付強度で取り付けることができるので好ましい。また、電極用リード４の突出端子４ａのように電極用ワイヤや外部の回路基板にはんだ付けされる場合には、亜鉛やスズをめっき層４ｂに用いると、突出端子４ａを電極用ワイヤや回路基板に高い取付強度で取り付けることができるので好ましい。

このように、電極用リード４の素子搭載面３ａ１と向かい合う接触面にめっき層４ｂが設けられているので、本体３と電極用リード４の接触面との間に水分が侵入しても電極用リード４の接触面が酸化されず、電極用リード４が本体３から剥離する虞がない。したがって信頼性の高い光ファイバ位置決め部品１を提供することができる。

＜光ファイバ位置決め部品の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法を、図３，４を用いて説明する。

まず、図３（ａ）の工程で電極用リード４となる長尺の銅等の金属製のリードフレーム１０を用意し、図３（ｂ）の工程でリードフレーム１０にめっきを施して、表面にめっき層４ｂが形成されためっき済みリードフレーム１０ａを得る。めっきには、スズ、亜鉛、ニッケル、金、プラチナ、チタン等を用いることができる。また、めっき方法は、電気めっき、無電解めっき等、公知の方法を用いることができる。なお、図３及び後述する図５において、ハッチングの施された面は、めっき層４ｂが設けられた面であることを表す。

なお、めっき層４ｂはリードフレーム１０の少なくとも電極用リード４となるべき領域Ａ（図３（ｃ）参照）に形成する。このとき、リードフレーム１０全体をめっき液に浸漬すると、リードフレーム１０全体に容易にめっき層４ｂを設けることができる。

次に、図３（ｃ）の工程でめっき済みリードフレーム１０ａから電極用リード４となるべき領域Ａを残すように打ち抜きダイスで略矩形状のパターンを打ち抜き、打ち抜かれたリードフレーム１０ｂを得る。打ち抜かれたリードフレーム１０ｂのうち、電極用リード４となるべき領域Ａは、電極用リード４の突出端子４ａとなるべき部分Ｂを介して、後述する切断工程で切り離される外側枠体１０ｃ１と接続されている。

このように、めっき層４ｂをリードフレーム１０の全面に形成した後にめっき済みリードフレーム１０ａから電極用リード４となるべきパターンを打ち抜くので、打ち抜き工程後にも、電極用リード４の接触面となる打ち抜かれたリードフレーム１０ｂの表面にめっき層４ｂが残されている。

次に、図３（ｄ）の工程で、打ち抜かれたリードフレーム１０ｂを金型２０内に配置し、金型２０に樹脂を注入してインサート成形して打ち抜かれたリードフレーム１０ｂと本体３とが一体化された成形体１０ｃ得る。インサート成形の詳細について図４を用いて説明する。

インサート成形は図４に断面図を示す金型２０を用いて行われる。金型２０は上金型２１、下金型２２、第１スライドコア２３、第２スライドコア２４とを備えている。この上金型２１と下金型２２とを組み合わせることにより、金型２０の内部に光ファイバ位置決め部品１を形成するキャビティ２０ａが画成される。また、金型２０の前方（図４の左側）には本体３の素子搭載面３ａ１を形成する第１スライドコア２３が配置され、また、第１スライドコア２３と対向するように挿通孔を形成するためのコアピン２４ａを備えた第２スライドコア２４が配置される。

また、第２スライドコア２４の高さ調整用の凸部２６が下金型２２の中央部に入れ子構造で上下位置調整可能に設けられている。この凸部２６は、金型２０内へ樹脂を注入する際、第２スライドコア２４を下方から支持する部材である。この凸部２６の上下位置を調整することで、コアピン２４ａの高さを調節する。
なお、第２スライドコア２４によって光ファイバ位置決め部品１に形成される空孔は、光ファイバ位置決め部品１に光ファイバを固定する際に、接着剤を注入するための接着剤注入口となる。

この金型２０を用いて、以下のようにインサート成形が行われる。まず、上金型２１と下金型２２とを組み合わせて金型２０の内部にキャビティ２０ａを形成する。次に、打ち抜かれたリードフレーム１０ｂの位置決め孔に第１スライドコア２３の位置決めピン２３ａを貫通させ、更に位置決めピン２３ａを上金型２１及び下金型２２の先端面２１ａ，２２ａに設けられた凹部２１ｂ，２２ｂに位置させることにより、打ち抜かれたリードフレーム１０ｂ、第１スライドコア２３、上金型２１及び下金型２２の位置決めをする。

次に、凸部２６を所定の高さに調整して第２スライドコア２４を挿入し、コアピン２４ａの先端を第１スライドコア２３のコアピン位置決め孔２３ａに挿入して位置決めする。その後、金型２０内部のキャビティ２０ａに樹脂を注入して、打ち抜かれたリードフレーム１０ｂと本体３とを一体にするようにインサート成形し、成形体１０ｃを形成する。成形体１０ｃが形成された後、第１スライドコア２３及び第２スライドコア２４を互いに離間する方向に移動させ、上金型２１及び下金型２２を互いに離間する方向に移動させ、成形体１０ｃを金型２０から取り出す。

再び図３（ｅ）に戻り、成形体１０ｃの電極用リード４の突出端子４ａとなるべき部位Ｂと打ち抜かれたリードフレーム１０ｂの外側枠体１０ｃ１との間を切断し、外側枠体１０ｃ１から成形体１０ｃを切り離して光ファイバ位置決め部品１を得る。

このように、本発明の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法では、図３（ｂ）におけるめっき工程においてリードフレーム１０の上には樹脂部材等が形成されておらず、その全面に容易にめっき層４ｂを形成できる。したがって、得られた光ファイバ位置決め部品１の少なくとも電極用リード４の本体３に対向して接触する接触面及びこの接触面の反対側の面にめっき層４ｂを設けることができるので、本体３と電極用リード４の接触面との間に水分が侵入しても電極用リード４の接触面が酸化されない。よって、電極用リード４が本体３から剥離する虞が小さく、信頼性の高い光ファイバ位置決め部品１を提供することができる。

なお、図３（ｅ）の切り離し工程の後に光ファイバ位置決め部品１の電極用リード４を洗浄し、洗浄した後に光電変換素子２を電極用リード４にフリップチップ実装し、電極用リード４の突出端子４ａを回路基板にはんだ付けすることが好ましい。洗浄後の清浄な電極用リード４の表面にフリップチップ実装やはんだ付けをすれば、光電変換素子２や回路基板を高い取付強度で取り付けることができる。

＜製造方法の変形例＞
次に、図５を用いて本発明の変形例に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法を説明する。変形例に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法は、上述の実施形態に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法と、めっき工程と打ち抜き工程の順番が異なる。各工程の詳細は上述の実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

まず、図５（ａ）の工程で電極用リード４となるべきリードフレーム１０を用意する。次に図５（ｂ）の工程で、リードフレーム１０から電極用リード４となるべき領域Ａを残すように略矩形状のパターンを打ち抜きダイスで打ち抜き、打ち抜かれたリードフレーム１０ｄを得る。

図５（ｃ）の工程で、打ち抜かれたリードフレーム１０ｄをめっき液に浸してその全面にめっき層４ｂを形成し、めっき済みリードフレーム１０ｅを得る。このとき、既に打ち抜かれたリードフレーム１０ｄには電極用リード４のパターンが打ち抜かれているので、めっき済みリードフレーム１０ｅには電極用リード４となるべき部位の全周面にめっき層４ｂを形成することができる。

次に、図５（ｄ）の工程でめっき済みリードフレーム１０ｅを図４に示す金型２０を用いて、上述と同様にしてめっき済みリードフレーム１０ｅと本体３とが一体となるようにインサート成形して成形体１０ｆを得る。さらに、図５（ｅ）の工程で、成形体１０ｆの電極用リード４の突出端子４ａとなるべき部位Ｂと打ち抜かれたリードフレーム１０ｄの外側枠体１０ｆ１との間を切断し、外側枠体１０ｆ１から成形体１０ｆを切り離して光ファイバ位置決め部品１を得る。

このように、本発明の変形例に係る光ファイバ位置決め部品１の製造方法によれば、図５（ｃ）の工程で、既に電極用リード４の形状が形成された打ち抜かれたリードフレーム１０ｄをめっき液に浸漬させるだけで、本体３と対向して接触する接触面を含む電極用リード４全体を覆うようにめっき層４ｂを容易に形成することができる。つまり、図６の変形例に係る光ファイバ位置決め部品１の底面図に示すように、電極用リード４の接触面、その反対側の面、及び接触面およびその反対側の面を繋ぐ両側面にもめっき層４ｂを設けることができる。したがって、電極用リード４の本体３と対向する面以外の本体３と接触する面の全てにめっき層４ｂを設けることができ、より剥離しにくい信頼性の高い光ファイバ位置決め部品１を提供することができる。

１ 光ファイバ位置決め部品，２ 光電変換素子，３ 本体，４ 電極用リード，１０ リードフレーム，２０ 金型

Claims (5)

1. 光ファイバが挿入される収容孔を有する本体と、
   前記収容孔の開口する前記本体の一面に設けられた電極用リードとを備えた光ファイバ位置決め部品であって、
   前記電極用リードの前記本体に対向して接触する接触面及びその反対側の面にめっき層が設けられていることを特徴とする光ファイバ位置決め部品。
2. 前記電極用リードの前記接触面およびその反対側の面を繋ぐ両側面にもめっき層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ位置決め部品。
3. 光ファイバが挿入される収容部を有する本体と、
   前記本体の一面に設けられた電極用リードとを備えた光ファイバ位置決め部品の製造方法であって、
   リードフレームの少なくとも前記電極用リードとなるべき領域にめっき層を形成する工程と、
   めっき層が形成された前記リードフレームを金型内に配置して前記リードフレームと前記本体とを一体的にインサート成形する工程と、
   前記リードフレームから前記光ファイバ位置決め部品を切り離す工程とを順に行うことを特徴とする光ファイバ位置決め部品の製造方法。
4. 前記リードフレームから前記電極用リードとなるべきパターンを打ち抜き、
   前記パターンが打ち抜かれた前記リードフレームにめっき層を形成することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ位置決め部品の製造方法。
5. 前記リードフレームにめっき層を形成し、
   前記めっき層が形成された前記リードフレームから前記電極用リードとなるべきパターンを打ち抜くことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ位置決め部品の製造方法。

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