JP2528941B2 - ファイバ導入型パッケ―ジとその気密封止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ファイバを導入して構成する光部品、光装置における
ファイバ導入型パッケージとその気密封止方法に関し、 フラックスを含む半田を使用することにより、パッケ
ージ内部の各光素子に、水分やゴミ等の侵入による悪影
響を与えないだけの十分な気密をとれる気密封止構造を
もち、その信頼性を確保することを目的とし、 パイプと光ファイバ間、パイプとパッケージ及びリン
グ間の二段階の気密封止構造及び気密封止方法をとるこ
とにより、フラックスを含む半田の使用を可能とし、パ
ッケージ内の気密を高めるよう構成するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、外部から導入されるファイバと接続される
光部品、光装置を収納するファイバ導入型パッケージ
と、該パッケージのファイバ導入部のの気密封止方法に
関する。

現在において、パッケージ内部の光素子の回路は増々
複雑になり、かつ素子は露出状態であるため水分・ゴミ
・空気等の影響を非常に受けやすい。そこで、素子が正
常な状態でその機能を果たせるよう、さらに高度な気密
封止が今後の重要な技術となっている。

〔従来技術〕

かかる光ファイバ通信用のファイバ導入型パッケージ
において、 パッケージ内部は、水分・ゴミ・空気等により、収納
される光部品、光装置の素子の劣化の恐れがあり、気密
封止する必要がある。

ここで、気密封止されたファイバ導入型パッケージの
従来例を第３図の（ａ）、（ｂ）に示す。

まず、（ａ）はパイプ一体型パッケージ9aのパイプ部
16aに光ファイバを通し、ファイバ素線１とパイプ部16a
の隙間をフラックスを含まない半田72で半田付けし、フ
ァイバ心線２とパイプ部16aの隙間を接着剤８で埋める
方法によりパッケージ５内の気密をとっている。フラッ
クスを含まない半田72を使用するのは、パッケージ内部
に於いてフラックスによりマイグレーション（電気腐
食）をおこし、収納光部品及び装置に影響を与え故障す
るのを防止するためである。

この時、ファイバ素線１はガラス材質のため、ファイ
バ素線１とパイプ部16aは直接の半田接合が困難であ
る。このため、パイプ部16a内壁及びファイバ素線１表
面にAu蒸着を施し、かつ半田メッキしておく。これは半
田のぬれをよくする効果をもっている。また、パイプ部
16aの材料としてはファイバ素線１が硬質ガラスである
から、この硬質ガラスの熱膨張率（α＝50X10^-7K^-1）に
非常に近いコバール（α＝44〜52X10^-7K^-1）を使用す
る。これにより、半田付け後の冷却にともなう収縮によ
る影響を避けることができる。（ｂ）はパイプ部16bの
ファイバ素線１と接合する部分を細くして熱を加え易く
しフラックスを含まない半田72で半田付けしファイバ心
線２とパイプ部16bの隙間を接着剤８でうめる方法であ
る。この時、（ａ）同様ファイバ素線１の表面にはAu蒸
着し半田メッキしておく。またパイプ部16bの材質はコ
バールを使用している。

〔発明が解決しようとする課題点〕

かかる従来のパッケージに於いて、光ファイバをパイ
プ３に挿入し気密をとる際には、ファイバを挿入し固定
すると同時にファイバと光素子（図には示していない）
を接続している。このため、パイプ３を挿入し気密をと
る前にすでにパッケージ５内に光素子が組みこまれてい
る。

従って、パッケージ５を洗浄することは困難なことで
あり、マイグレーション（電気腐食）の原因となるフラ
ックスを含む半田の使用はできない。このため、パイプ
３と光ファイバとの隙間の気密をとる際にフラックスを
含まない半田72を使用している。

つまり、第３図（ａ）の従来例では、フラックスを含
まない半田72を使用するため、半田のぬれが悪くパイプ
部16aとファイバの隙間の奥まで半田が流れ込まず、十
分な気密がとれなかった。また、フラックスを含む半田
付けに比べ熱量を多く必要とし、ファイバへの影響の心
配があるなどの問題を生じていた。

第３図（ｂ）では、（ａ）に比べ熱が加えやすくなり
半田のぬれは多少良くなったものの、フラックスを含む
半田に比べるとぬれが悪くやはり十分な気密をとれな
い。

本発明は、フラックスを洗浄できる気密封止構造及び
気密封止方法をとることにより、従来使用出来なかった
フラックスを含む半田の使用を可能とし十分な気密をと
ることにより、製品の信頼性を確保することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図の（ａ）はパッケージの蓋をとった状態の本発
明によるファイバ導入型パッケージであり、（ｂ）はパ
イプ３とファイバの気密封止したものの断面図、（ｃ）
は本発明を使用してできたパッケージの断面図である。
１はファイバ素線、２はファイバ心線、３はパイプ、４
はリング、５はパッケージ、６はフラックスを含む半
田、71はフラックスを含まない半田、８は接着材、13は
貫通孔である。

本発明によるファイバ導入部の封止手順は、始めにフ
ァイバとパイプ３との気密封止をし、封止したものを洗
浄し、次にパイプ3,パッケージ５及びリング４との気密
封止をする。ここでパイプ３は従来例のものとは違いパ
ッケージ５とは独立している。

まず、第１図（ｂ）のようにファイバをファイバ挿入
用のパイプ３の内部に挿入し、フラックスを含む半田６
を使用してファイバ素線１とパイプ３を半田付けにより
気密封止する。そして、上述の気密封止されたパイプ３
を洗浄して前記フラックスを含む半田６のフラックスを
とり除く。

次に、第１図（ｂ）に示したパイプ３をファイバ導入
型パッケージ５のファイバ挿入用の貫通孔13に挿入し、
パイプ３をリング４に通しそれぞれを密着させる。そし
て、フラックスを含まない半田71によりパイプ３、リン
グ４及びパッケージ５の外壁の隙間を半田付けにより気
密封止する。

〔作 用〕

本発明により、パイプ３がパッケージ５と独立してい
るため、パイプ３とファイバの気密封止後にマイグレー
ション（電気腐食）の原因となるフラックスの洗浄が可
能になるとともに、パイプ３とファイバ素線１の半田付
けの際、パイプの半田付けされる部分の外周を全体的に
加熱できるようになった。

また、パイプ3,リング４及びパッケージ５の気密封止
ではフラックスを含まない半田71で十分気密封止ができ
る。なぜなら、パイプ３とパッケージ５の隙間は平面的
であり、また、パイプ３とファイバ素線１の隙間は、フ
ァイバ素線１とパイプ３の隙間に比べ広く、かつ予めリ
ング４の接合面には半田を塗っておくため、比較的半田
のぬれがよく、フラックスを含まない半田でも十分に気
密がとれる半田付けが可能となる。

〔実施例〕

第１図の本発明の実施例、及び第２図の本発明で使用
されるリングの実施例にもとずいて、本発明の実施例を
詳細に説明する。

光ファイバをパイプ３に接合するのが第１段階の気密
封止である。まず、先端でファイバ素線１が剥き出しに
なっている光ファイバと、円筒形パイプ３がある。パイ
プ３は光ファイバを挿入し気密封止するためのものであ
り、光ファイバの形状にあわせて内部が空洞になってい
る。ファイバをパイプ３に挿入しフラックスを含んだ半
田６により、ファイバ素線１とパイプ３の隙間に半田を
流し込み半田付けする。この時、パイプ３の半田付けさ
れる部分の外周をヒートバスを使用し効率よく全体を加
熱する。ここで従来例同様、ファイバ素線１の表面には
Au蒸着し半田メッキをし、パイプ３の材質にはコバール
を使用する。半田付け後上述の気密封止されたパイプ
（第１図（ｂ））をアセトン等の洗浄剤を用いて十分に
フラックスを洗浄する。この時ファイバ素線１を汚した
り傷つけたりしないよう超音波洗浄によりこれをおこな
う。最後にファイバ心線部２とパイプ３の隙間を接着剤
８により補強する。

２段階目の気密封止を次に述べる。ファイバ導入用の
貫通孔13をもつパッケージ５にパイプ３を通す。貫通孔
13はパイプ３が位置調整のため動きがとれる程度の大き
さである。パイプ３をパッケージ５に通した後パイプ３
をリング４に通す。そして光素子と光ファイバの結合を
最適とするためパイプ３の先端部分を保持して位置調整
を行いパイプ３、リング４及びパッケージ５の外壁の隙
間をフラックスの含まれない半田71で半田付けする。こ
の時の接合は平面的部分で比較的半田のぬれがよく、フ
ラックスを含まない半田71でも十分な気密封止となる。

ここで問題となるのは２段階目の気密封止時の半田付
けの方法であるが、半田ごてによる直接の半田付けは、
パッケージが非常に小さいため、また半田ごてからの放
射熱のため、パッケージ全体に熱が伝わり素子を損傷す
る恐れがあるため、ここでは電流による発熱を利用した
半田付けの方法をとる。この方法は溶解する半田の近傍
のみが発熱し他に影響を与えない。

次にその半田付けの実施例を示す。

第２図に半田付けに使用するリング４の構造を示す。
（ａ）はリングの外形、（ｂ）、（ｃ）は断面図であ
る。

（ｂ）はセラミック11を材質とした円形リング４であ
る。まず、リング４がパッケージ５の外壁とパイプ３に
密着する面に抵抗値の大きな発熱し易いニクロム12を蒸
着する。その上に絶縁用にセラミックコーティング14、
または金属酸化膜をはる。これは半田やパッケージ５に
電流が流れるのを防止するためである。さらにその上に
半田をほどこしておく。なお、リード線10を接続するた
めニクロム12の接続部にAuメッキ14をしておきその上に
フラックスを含まない半田73でリード10線を接続する。

ここで、リング４の材質にセラミック11を使用するの
は特に第２図の（Ｃ）の場合、有機質の材料に比べ熱伝
導率が高く、かつ絶縁体であるという特性をもっている
からである。（ｃ）はセラミック11でサンドイッチ状に
ニクロム12をはさんだ構造をもち、接続部18にAuメッキ
14をし、そこにフラックスを含まない半田73によりリー
ド線10が接続されている。リングの接合される表面に
は、半田をほどこせるようにAuメッキ14をし、その上に
半田をほどこしておく。

以上のリングを使用して半田付けを行う。光ファイバ
の位置調整後、パイプ３及びパッケージ５にリング４を
密着させリード線10に電流を流すと、ニクロム12が発熱
しセラミック11を通して半田に熱が伝わり半田層17が溶
解する。とその直後にリード線10を接続していた半田73
も溶解し、自動的にリード線10が外れ電流がとまる。す
ると発熱もとまり半田層17が冷却し接合される。この方
法をとることにより、パッケージ５内の他の光素子を傷
つけることなく接合できる。

また、リード線10を接続する半田7bは気密封止に使用
される半田より遅れて溶解される必要があり、気密封止
に使用される半田よりも融点がやや高くなければならな
い。以上一実施例を示してきたが、本発明はこれらに限
られるものではない。

〔発明の効果〕

本発明により、フラックスの洗浄が可能となり、フラ
ックスを含まない半田では十分気密のとれなかった部分
に、フラックスを含む半田を使用することができるよう
になった。これによりパッケージ内部にフラックス・熱
等の悪影響を与えることなく、十分な確実性の高い気密
封止を可能とした。

つまりは、製品の故障などの心配が減るとともに製品
の信頼性の向上に大きな役割を果たすことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図及び実施例であり、 （ａ）はパッケージの蓋をとった状態の実施例であり、 （ｂ）はパイプ３とファイバ素線１を気密封止したもの
の断面図、 （ｃ）は本発明を使用してできたパッケージの断面図で
ある。 第２図は本発明で使用されるリングの実施例である。
（ａ）はリングの外形であり、（ｂ）、（ｃ）は断面図
である。 第３図は本発明の従来例を示す断面図である。 図中 １……ファイバ素線 ２……ファイバ心線 ３……パイプ ４……リング ５……パッケージ ６……フラックスを含む半田 71,72,73……フラックスを含まない半田 ８……接着剤 9a,9b……パイプ一体型パッケージ 10……リード線 11……セラミック 12……ニクロム 13……貫通孔 14……Auメッキ 15……セラミックコーティング 16a,16b……パイプ部 17……半田層 18……接続部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側壁に貫通孔を有するパッケージと、 内部にはファイバが挿入され、ファイバ素線との隙間に
   充填後フラックスが取り除かれた半田で半田付けされ、
   且つ、該貫通孔に挿入されたパイプ部と、 該パイプ部が挿入され、該パッケージの側壁及び該パイ
   プ部に半田付けされているリングと、 から構成されることを特徴とするファイバ導入型パッケ
   ージ。
2. 【請求項２】上記リングは、前記パッケージ側壁及びパ
   イプ部と接する面に半田層と、該半田層と絶縁されてい
   る発熱用の導電層を有することを特徴とする請求項１記
   載のファイバ導入型パッケージ。
3. 【請求項３】パイプ部の内部にファイバを挿入し、挿入
   された該ファイバとの隙間を、フラックスを含む半田に
   より半田付けする第一工程と、 該半田付けされたパイプ部を洗浄し、フランジを取り除
   く第二工程と、 該半田付けされたパイプ部をパッケージのファイバ導入
   用の貫通孔及びリングに挿入し、パイプ部、パッケージ
   の側壁及びリングの隙間をフラックスを含まない半田に
   より半田付けする第三工程と、 からなることを特徴とするファイバ導入型パッケージの
   気密封止方法。
4. 【請求項４】上記第三工程に於いて、半田層と導電層に
   電量を流し発熱させ、該半田層を溶解することにより、
   半田付けを行うことを特徴とする請求項３記載のファイ
   バ導入型パッケージの気密封止方法。