JP2019003024A - 光接続部品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】両端に位置する屈曲光ファイバもポッティング樹脂で保護する光接続部品の製造方法を提供する。【解決手段】コアとコアを取り囲みコアよりも屈折率が低いクラッドとを有し、屈曲した複数本のガラスファイバ（裸ファイバ２１で例示）の周囲を樹脂で一体被覆した光接続部品の製造方法である。複数本のガラスファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイの周囲に、ファイバアレイの幅よりも間隔の広い２つの壁面を有した成型用の型５１，５２を準備するステップと、壁面が複数本のガラスファイバのうちファイバアレイの両端に位置する２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、型をファイバアレイの周囲に設けるステップと、型内に樹脂Ｐ１を供給するステップとを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、屈曲光ファイバの露出ガラス部分を樹脂で覆った光接続部品の製造方法に関する。
光接続部品は、例えば電子基板と構内配線（または外部伝送路）とを光学的に接続するために使用される。光接続部品は、例えば光ファイバ、ファイバ固定部品、コネクタからなり、光ファイバの一端がファイバ固定部品を介して電子基板に固定され、光ファイバの他端がコネクタを介して構内配線に接続される。
電子基板に実装される光モジュールの小型化に伴い、光モジュール近傍で使用される光ファイバの低背化が求められている。このため、例えば特許文献１には、屈曲部を設けた光ファイバ（屈曲光ファイバともいう）が開示されている。
特許文献１に記載の屈曲光ファイバは、第１非屈曲区間、屈曲部、第２非屈曲区間からなり、第１非屈曲区間がファイバ固定部品に保持され、第２非屈曲区間がコネクタに接続される。屈曲部が、第１，第２非屈曲区間の間に位置し、ガラス部分を露出させた状態で曲げられている。この屈曲部では、例えば樹脂被覆の除去や曲げ加工が施されているので、強度が低下している。特許文献１には、屈曲部をポッティング樹脂で保護することが開示されている。
国際公開第２０１７／０２６０７２号
ところで、光通信に使用される電子部品を高密度で実装するために、光接続部品には、複数本の屈曲光ファイバを並列配置したもの（ファイバアレイともいう）がある。
しかしながら、各屈曲光ファイバの屈曲部を保護するために、並んだ屈曲光ファイバ上に樹脂を塗布すると、この樹脂は、その表面張力で中央に位置する屈曲光ファイバの周辺に集まり、両端に位置する屈曲光ファイバの周辺には集まり難くなる。このため、屈曲部をポッティング樹脂で保護する場合、両端に位置する屈曲光ファイバも樹脂で覆いやすくする手法が望まれる。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、両端に位置する屈曲光ファイバもポッティング樹脂で保護する光接続部品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る光接続部品の製造方法は、コアと該コアを取り囲み該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有し、屈曲した複数本のガラスファイバの周囲を樹脂で一体被覆した光接続部品の製造方法であって、前記複数本のガラスファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイの周囲に、前記ファイバアレイの幅よりも間隔の広い２つの壁面を有した成型用の型を準備するステップと、前記壁面が前記複数本のガラスファイバのうち前記ファイバアレイの両端に位置する２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、前記型を前記ファイバアレイの周囲に設けるステップと、前記型内に前記樹脂を供給するステップとを含む。
上記によれば、屈曲光ファイバの強度向上を図ることができる。
（Ａ）は本発明の一態様に係る光接続部品の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 光接続部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態による型配置工程を説明する斜視図である。 （Ａ）は型配置工程を説明する側面図、（Ｂ）は型配置工程を説明する平面図である。 （Ａ）は型配置工程を説明する断面図、（Ｂ）は樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する断面図である。 屈曲部への樹脂供給工程を説明する図である。 （Ａ）は第２実施形態による樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する断面図、（Ｂ）は離型後の断面図である。 （Ａ）は第３実施形態による樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する断面図、（Ｂ）は離型後の断面図である。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明に係る光接続部品の製造方法は、（１）コアと該コアを取り囲み該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有し、屈曲した複数本のガラスファイバの周囲を樹脂で一体被覆した光接続部品の製造方法であって、前記複数本のガラスファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイの周囲に、前記ファイバアレイの幅よりも間隔の広い２つの壁面を有した成型用の型を準備するステップと、前記壁面が前記複数本のガラスファイバのうち前記ファイバアレイの両端に位置する２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、前記型を前記ファイバアレイの周囲に設けるステップと、前記型内に前記樹脂を供給するステップとを含む。最も端に位置するガラスファイバと型の壁面との間にも樹脂層が形成されるので、屈曲光ファイバの強度向上を図ることができる。
（２）本発明の製造方法の一態様では、前記型が分割可能に形成され、該型の内部に、厚み一様の樹脂層を形成させるための曲面状の凹部が設けられている。ガラスファイバの周囲に、同じ厚みの樹脂層が形成されるため、上方・下方・側方などのどの方向からの負荷に対しても一様な耐性を備えることができる。
（３）本発明の製造方法の一態様では、前記型は、前記ファイバアレイの配列面の一方側が開放されており、前記壁面が、前記２本のガラスファイバよりも外方に立設されるとともに、前記配列面の他方側に設けられている。ファイバアレイの配列面の他方側で樹脂を貯めやすい。また、ファイバアレイの配列面の一方側を開放しており、ファイバアレイの配列面の両側も覆った場合に比べて、樹脂をファイバアレイに供給しやすくなるし、型と樹脂との接触面積が減るため、型を樹脂から取り外しやすくなる。
（４）本発明の製造方法の一態様では、前記型は、前記ファイバアレイの配列面の両側が開放されており、前記壁面が、前記２本のガラスファイバよりも外方にのみ立設されている。ファイバアレイの配列面の両側を開放しており、ファイバアレイの配列面の両側を覆った場合に比べて、樹脂を硬化させやすくなる。また、型と樹脂との接触面積がより減るため、型を樹脂からより一層取り外しやすくなる。
（５）本発明の製造方法の一態様では、前記壁面が前記２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、前記型を前記ファイバアレイの周囲に設けるステップの前に、複数本の光ファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイを準備し、各前記光ファイバを被覆する被覆樹脂層を除去してガラスファイバを露出させるステップと、前記被覆樹脂層を除去して露出した前記ガラスファイバを加熱して屈曲させるステップとを含む。屈曲光ファイバを形成するために、被覆樹脂層の除去や露出したガラスファイバの加熱によって光ファイバの強度が低下しても、所定厚みの樹脂層を形成させて屈曲光ファイバの強度向上を図ることができる。
（６）本発明の製造方法の一態様では、前記樹脂層の前記所定厚みが５０×１０-6ｍから３０００×１０-6ｍの範囲である。所定厚みが５０×１０-6ｍに満たない場合、光ファイバの強度が低下することがあるが、５０×１０-6ｍ以上であれば、光ファイバを十分に保護することができる。なお、所定厚みが３０００×１０-6ｍを超えると、光接続部品の小型化の面で影響がある。よって、樹脂層の所定厚みは、５０×１０-6ｍから３０００×１０-6ｍの範囲が適切である。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明による光接続部品の製造方法の好適な実施の形態について説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一態様に係る光接続部品の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。光接続部品１は、例えば光集積回路チップ等を含む電子基板と、構内配線（または外部伝送路）とを光学的に接続するために使用される。
図１（Ａ）に示すように、光接続部品１は、図示のＹ軸方向に沿って例えば８本並べられた屈曲光ファイバ２０を有する。屈曲光ファイバ２０は、第１非屈曲区間（図示省略）、屈曲部３０、第２非屈曲区間３２からなり、第１非屈曲区間がファイバ固定部品１０に保持され、屈曲部３０が第１非屈曲区間と第２非屈曲区間３２との間に設けられ、第２非屈曲区間３２が例えば図４に示すコネクタ４８に接続される。
ファイバ固定部品１０は、Ｖ溝基板１１、リッド１３からなる。Ｖ溝基板１１には、図示のＺ軸方向に沿ってＶ溝１２が形成され、屈曲光ファイバ２０の第１非屈曲区間を支持可能である。なお、本実施形態のＶ溝１２は例えば８本設けられており、図示のＹ軸方向に沿って並んで形成されている。
リッド１３は、例えば平板状に形成され、保持面１４でＶ溝基板１１に当接して屈曲光ファイバ２０を狭持する。
これにより、屈曲光ファイバ２０の一端は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動が規制された状態でファイバ固定部品１０に保持されて電子基板に固定される。
一方、屈曲光ファイバ２０の他端は、上記コネクタ４８を介して構内配線用の他の光ファイバ（または外部伝送路のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ））に接続される。
通常、光ファイバは、コアと該コアを取り囲み該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有する裸ファイバ２１の周囲を図１（Ａ）に示す被覆樹脂層２２で覆って形成されている。しかし、屈曲光ファイバ２０の屈曲部３０は、被覆樹脂層２２を除去して露出した裸ファイバ２１を例えば加熱して曲げて形成される。この加熱には、バーナー、ＣＯ2レーザー、アーク放電、ヒーター等を利用できる。また、曲げ加工を施しながら加熱して、屈曲部に生じた応力を緩和させてもよい。なお、裸ファイバ２１が本発明のガラスファイバに相当する。
裸ファイバ２１は、石英系ガラスからなり、コアおよびクラッドを有し、図１（Ａ）のＸ軸方向に延びてから所定の曲率（例えば０．４［１／ｍｍ］以上）に曲げられてＺ軸方向に沿って延びており、Ｙ軸方向に沿って例えば８本並べられている。裸ファイバ２１は、一般的にはマルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）が利用されるが、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）であってもよい。
この屈曲部３０では、例えば被覆樹脂層２２の除去や曲げ加工が施されて強度が低下する。このため、屈曲部３０はポッティング用の樹脂層４０で覆われている。
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、樹脂層４０は、各裸ファイバ２１を同じ厚みＴで覆った断面視円筒形で形成され、裸ファイバ２１の配列方向に沿って部分的に重なり合っており、略波形状に形成されている。
樹脂層４０の厚みＴは、５０μｍ（１μｍ＝１×１０-6ｍ）から３０００μｍの範囲である。厚みＴが５０μｍに満たない場合、裸ファイバ２１の強度が低下することがあるが、５０μｍ以上であれば、裸ファイバ２１を十分に保護することができる。なお、所定厚みが３０００μｍを超えると、光接続部品１の小型化の面で影響がある。よって、樹脂層４０の厚みＴは、５０μｍから３０００μｍの範囲が適切である。
なお、屈曲部３０のほか、屈曲光ファイバ２０の第１非屈曲区間や第２非屈曲区間３２の一部も樹脂層４０で覆われており、略波形状に形成されている。これに対し、この第２非屈曲区間３２の残り部分は、被覆樹脂層２２を除去していないため、例えば断面視長円形の被覆樹脂層２２で覆われている。
図２は、光接続部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。
上記の光接続部品１は、まず、裸ファイバ２１が被覆樹脂層２２で覆われた光ファイバを準備し、例えば、第２非屈曲区間３２の一部分、屈曲部３０、第１非屈曲区間に相当する被覆樹脂層２２を例えば工具で除去し（ステップＳ１０１）、裸ファイバ２１を露出させる。
次に、露出した裸ファイバ２１を所定の曲率に曲げ（ステップＳ１０２）、さらに、屈曲部３０に生じた応力を緩和させる場合には、この曲げた箇所を加熱する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２とステップＳ１０３とは、曲げを加える位置を少しずつずらしながら、複数回に分けて行うのが好ましい。その後、第１非屈曲区間にファイバ固定部品１０を設置し（ステップＳ１０４）、例えば第２非屈曲区間３２の一部分の周囲にポッティング用の型を配置する（ステップＳ１０５）。
続いて、このポッティング用の型内に樹脂を供給し（ステップＳ１０６）、供給した樹脂を硬化させた後（ステップＳ１０７）、ポッティング用の型を取り外す（ステップＳ１０８）。
図３〜図５（Ａ）は、第１実施形態による型配置工程を説明する図である。
図３に示すように、屈曲部３０や第２非屈曲区間３２の一部では、裸ファイバ２１が露出し、屈曲部３０がＺＸ面内で曲げられている。また、この曲げられた裸ファイバ２１の一端（第１非屈曲区間）にはファイバ固定部品１０が設置されている。なお、裸ファイバ２１の他端（第２非屈曲区間３２の残り部分）は、断面視長円形の被覆樹脂層２２で覆われている。
そして、屈曲部３０や第２非屈曲区間３２の一部は、樹脂被覆層２２が除去されて裸ファイバ２１が露出しているため、ポッティング樹脂で保護する。
詳しくは、図３に示すような成型用の型５０を用いている。型５０は、例えばＳＵＳ製であり、上型５１と下型５２に分割可能である。裸ファイバ２１が露出した第２非屈曲区間３２の一部は、上型５１と下型５２との間に配置される。
上型５１は、図３のＺ軸の正方向に向けて開口した断面波形に形成され、上型５１の内部には、曲面状の凹部５１ａが８個設けられている。なお、下型５２も上型５１と同様に形成されており、その内部には、８個の凹部５２ａが設けられている。
上型５１の凹部５１ａと下型５２の凹部５２ａとを向かい合わせて、各裸ファイバ２１を上型５１と下型５２との間に配置する。これにより、図５（Ａ）に示すように、凹部５１ａと凹部５２ａとの間に裸ファイバ２１がそれぞれ配置される。
なお、図４（Ａ）に示すように、例えば被覆樹脂層２２で覆われた部分（第２非屈曲区間３２の残り部分）をＺ方向ストッパ５８に載置した後、上方から押さえ部５８ａで押さえ、Ｚ方向ストッパ５８に対して下型５２を機械的に位置決めすると、下型５２のＺ方向の位置が決まる。下型５２とＺ方向ストッパ５８とは一体物であってもよい。
また、図４（Ｂ）に示すように、例えばＺ方向ストッパ５８の後端にはＸ方向ストッパ５９が一体形成されており、コネクタ４８の前端面をＸ方向ストッパ５９の後端面に接触させると、Ｘ方向の位置が決まる。
図５（Ｂ）は樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する断面図である。
上記のように位置決めした上型５１と下型５２に、例えば上型５１に設けた供給口（図示省略）から上型５１と下型５２の内部にポッティング樹脂Ｐ１を供給すると、この樹脂Ｐ１は、凹部５１ａ，５２ａを伝って裸ファイバ２１の周囲を覆い、凹部５１ａ，５２ａの両端に位置する側方壁面５３，５４に向かう。側方壁面５３から側方壁面５４までの距離は、両端に位置する裸ファイバ同士の間隔よりも広く形成されている。なお、ポッティング樹脂Ｐ１が本発明の樹脂に相当し、側方壁面５３，５４が本発明の壁面に相当する。
そして、ポッティング樹脂Ｐ１が硬化した後、上型５１および下型５２を取り外すと、最も端に位置する裸ファイバ２１と側方壁面５３，５４との間にも樹脂層４０が形成され、図１（Ｂ）に示したように、各裸ファイバ２１の周囲に、厚み一様の樹脂層４０が形成される。
このように、裸ファイバ２１が露出した第２非屈曲区間３２の一部では、両端に位置する裸ファイバ２１の周囲にも樹脂層４０が形成されるので、屈曲光ファイバ２０の強度向上を図ることができる。
さらに、図１（Ｂ）に示したように、各裸ファイバ２１の周囲に、同じ厚みＴの樹脂層４０が形成されるため、上方・下方・側方などのどの方向からの負荷に対しても一様な耐性を備えることができる。
なお、ポッティング樹脂Ｐ１は、例えば、紫外線硬化樹脂（例えば、協立化学産業（株）のＸＶＬ−１４）であるが、熱硬化性樹脂でもよい。いずれの樹脂もヤング率が２．０ＭＰａ以上である。
図６は、屈曲部への樹脂供給工程を説明する図である。
裸ファイバ２１が露出した屈曲部３０については、第２非屈曲区間３２の一部を樹脂層４０で保護した後に、別のポッティング樹脂で保護する。この場合にも、樹脂が表面張力で両端に位置する屈曲光ファイバの周辺に集まり難くなるのを防ぐために、両端に位置する裸ファイバよりも間隔の広い壁面を配置するのが好ましい。
そして、図６（Ａ）に示すように、別のポッティング樹脂Ｐ２を樹脂層４０の上に塗布し、図６（Ｂ）に示すように、ファイバ固定部品１０が下方を向くように裸ファイバ２１を立たせると、この別のポッティング樹脂Ｐ２が、屈曲部３０に位置する裸ファイバ２１を伝ってファイバ固定部品１０に向かい、この裸ファイバ２１の周囲を覆う。
その後、ポッティング樹脂Ｐ２が硬化すると、図６（Ｃ）に示すように、屈曲部３０に位置する裸ファイバ２１の周囲に、樹脂層４５が形成される。
なお、第１実施形態では、第２非屈曲区間３２の一部に型を配置し、屈曲部３０については型を用いずに、樹脂層を形成させる例を挙げて説明した。しかし、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、第２非屈曲区間３２のほか、屈曲部３０も覆う型を用いて樹脂層を設けることも可能である。
図７は、第２実施形態による樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する図である。
第１実施形態では、上型と下型に分割可能な型を用いた例で説明したが、単一の型を用いてもよい。具体的には、図７（Ａ）に示した型６０は、断面視Ｕ字状に形成され、上方開口６１と、上方開口６１に対面する下方底部６２と、下方底部６２から上方に向けて延びた側方壁面６３，６４とを有している。なお、側方壁面６３，６４も本発明の壁面に相当する。
下方底部６２や側方壁面６３，６４の各内面は平面状に形成されている。上方開口６１と下方底部６２との間に裸ファイバ２１をそれぞれ配置し、位置決めされた型６０の上方からポッティング樹脂Ｐ１を供給、例えば、裸ファイバ２１の配列方向に沿って往復するように塗布すると、この樹脂Ｐ１は、隣接する裸ファイバ２１や、裸ファイバ２１間から下方底部６２を伝って裸ファイバ２１の周囲を覆い、側方壁面６３，６４に向かう。
そして、ポッティング樹脂Ｐ１が硬化した後、型６０を取り外すと、図７（Ｂ）に示すように、最も端に位置する裸ファイバ２１と側方壁面６３，６４との間にも厚みＴの、断面視矩形状の樹脂層４０が形成される。
このように、下方底部６２と側方壁面６３，６４でＵ字状に形成されており、樹脂Ｐ１を内部に貯めやすい。また、裸ファイバ２１の上方が開放されており、裸ファイバ２１の上方を型で覆った場合に比べて、樹脂Ｐ１を裸ファイバ２１に供給しやすくなる。また、型と樹脂層との接触面積が減るため、型を樹脂層から取り外しやすくなる。
図８は、第３実施形態による樹脂供給工程や樹脂硬化工程を説明する図である。
第１，２実施形態では、裸ファイバ２１の下方に型を配置していたが、型は側方にだけ設けてもよい。具体的には、図８（Ａ）に示した型７０は、断面視Ｉ字状に形成され、上方開口７１と、上方開口７１に対面する下方開口７２と、上方開口７１や下方開口７２よりも側方に位置し上下に向けて延びた側方壁面７３，７４とを有している。なお、側方壁面７３，７４も本発明の壁面に相当する。
側方壁面７３，７４の内面は平面状に形成されている。上方開口６１と下方開口７２との間に裸ファイバ２１をそれぞれ配置し、位置決めされた型７０の上方からポッティング樹脂Ｐ１を、例えば、裸ファイバ２１の配列方向に沿って往復するように塗布すると、この樹脂Ｐ１は、隣接する裸ファイバ２１を伝って裸ファイバ２１の周囲を覆い、側方壁面７３，７４に向かう。
そして、ポッティング樹脂Ｐ１が硬化した後、型７０を取り外すと、図８（Ｂ）に示すように、最も端に位置する裸ファイバ２１と側方壁面７３，７４との間にも厚みＴの、断面視矩形状の樹脂層４０が形成される。
このように、裸ファイバ２１の上方および下方が開放されており、裸ファイバ２１の上方や下方を型で覆った場合に比べて、樹脂Ｐ１を硬化させやすくなる。また、型と樹脂層との接触面積がより減るため、型を樹脂層からより一層取り外しやすくなる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１…光接続部品、１０…ファイバ固定部品、１１…Ｖ溝基板、１２…Ｖ溝、１３…リッド、１４…保持面、２０…屈曲光ファイバ、２１…裸ファイバ、２２…被覆樹脂層、３０…屈曲部、３２…第２非屈曲区間、４０…樹脂層、４５…別の樹脂層、４８…コネクタ、５０，６０，７０…型、５１…上型、５２…下型、５１ａ，５２ａ…曲面状の凹部、５３，５４，６３，６４，７３，７４…側方壁面、５８…Ｚ方向ストッパ、５８ａ…押さえ部、５９…Ｘ方向ストッパ、６１，７１…上方開口、６２…下方底部、７２…下方開口。

Claims (6)

  1. コアと該コアを取り囲み該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有し、屈曲した複数本のガラスファイバの周囲を樹脂で一体被覆した光接続部品の製造方法であって、
    前記複数本のガラスファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイの周囲に、前記ファイバアレイの幅よりも間隔の広い２つの壁面を有した成型用の型を準備するステップと、
    前記壁面が前記複数本のガラスファイバのうち前記ファイバアレイの両端に位置する２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、前記型を前記ファイバアレイの周囲に設けるステップと、
    前記型内に前記樹脂を供給するステップと
    を含む光接続部品の製造方法。
  2. 前記型が分割可能に形成され、該型の内部に、厚み一様の樹脂層を形成させるための曲面状の凹部が設けられている、請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
  3. 前記型は、前記ファイバアレイの配列面の一方側が開放されており、前記壁面が、前記２本のガラスファイバよりも外方に立設されるとともに、前記配列面の他方側に設けられている、請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
  4. 前記型は、前記ファイバアレイの配列面の両側が開放されており、前記壁面が、前記２本のガラスファイバよりも外方にのみ立設されている、請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
  5. 前記壁面が前記２本のガラスファイバよりも外方に配置されるように、前記型を前記ファイバアレイの周囲に設けるステップの前に、
    複数本の光ファイバを所定の配列方向に沿って並べたファイバアレイを準備し、各前記光ファイバを被覆する被覆樹脂層を除去してガラスファイバを露出させるステップと、
    前記被覆樹脂層を除去して露出した前記ガラスファイバを加熱して屈曲させるステップと
    を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の光接続部品の製造方法。
  6. 前記樹脂層の前記所定厚みが５０×１０-6ｍから３０００×１０-6ｍの範囲である、請求項１から５のいずれか一項に記載の光接続部品の製造方法。
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