JP3805731B2 - ファイバシート及びファイバシートの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂シート上に光ファイバを布線してなるファイバシート及びその製造方法に関する。
【0002】
光モジュール、光部品を実装したプリント配線板、光伝送装置内等で、予め光部品間の接続関係に対応して樹脂シート上に光ファイバが布線されたファイバシートが利用される。外力が加えられても損失増加のないファイバシートの構造及びその製造方法が要望されている。
【0003】
【従来の技術】
従来のファイバシートは、片面に粘着剤層を有する樹脂シートの粘着剤層上に光ファイバを押し付けて接着しながら布線した後、もう1枚の樹脂シートで光ファイバを挟み込んで構成される。このようなファイバシートでは、予め光部品間の接続関係に対応して複数の光ファイバが布線されており、光モジュール等でよく用いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のファイバシートでは、光ファイバ同士が交差するクロスポイントにおいてファイバシートの製造時又はファイバシートの使用中に外力により光ファイバに曲がりが生じ、損失を増大させることがある。光モジュール等にファイバシートを適用する場合には、高密度実装対応が必要であり、外力に強いファイバシートが要求される。
【0005】
また、従来のファイバシートは、平面内での光ファイバの許容曲率半径のみを考慮して、樹脂シート上に光ファイバが布線されていた。よって、光ファイバの許容曲げ半径より小さな曲げ半径にファイバシートを折り曲げた場合、損失の増加、信頼性の低下を起こしていた。
【0006】
そのため、ファイバシートを折り曲げて実装することが困難であり、光モジュール内の光部品間配線用としてファイバシートを用いた場合、実装面積が大きくなってしまう。また、隣接するプリント配線板間の配線にファイバシートを利用する場合には、隣接するプリント配線板間の間隔が大きくなってしまうという問題がある。
【0007】
よって、本発明の目的は、外力が加わった場合に、光ファイバ同士が交差するクロスポイントにおいて光ファイバの損失が増加することのないファイバシートを提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は、光ファイバの許容曲げ半径より小さい曲げ半径でファイバシートを折り曲げることが可能なファイバシートを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された第1光ファイバと、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように布線された第2光ファイバと、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に散在された該第1,第2光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサと、前記第1及び第2光ファイバ及び前記球体スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートと、を具備したことを特徴とするファイバシートが提供される。
【0011】
本発明の他の側面によると、ファイバシートの製造方法であって、片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートを設け、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に第1光ファイバを布線し、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように第2光ファイバを布線し、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に該第1,第2光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサを乗せ、風圧により前記第1及び第2光ファイバ上の前記球体スペーサを移動させ、前記第1及び第2光ファイバ及び前記球体スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを被せる、各ステップから構成されることを特徴とするファイバシートの製造方法が提供される。
【0016】
本発明の更に他の側面によると、第1の切欠部分と、第2の切欠部分と、該第1及び第2の切欠部分の間の中央経路部分を有するH形状のファイバシートであって、前記第1の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第1の光接続端子群と、前記第2の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第2の光接続端子群とを具備し、前記第1の光接続端子群と前記第2の光接続端子群のそれぞれ少なくとも一つの接続端子の組は、前記H形状ファイバシートの前記中央経路部分を通過して布線された光ファイバの一端と他端の組に相当するとともに、前記ファイバシートは、片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された光ファイバと、前記光ファイバを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートとから構成され、前記第1及び第2樹脂シートの間には前記光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサが散在されていることを特徴とするファイバシートが提供される。
【0017】
好ましくは、ファイバシートは、第1の切欠部分と第2の切欠部分が対向するように中央経路部分で折り曲げられており、第1の切欠部分と第2の切欠部分のそれぞれに配置された光部品と第1の光接続端子と第2の光接続端子がそれぞれ接続されている。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1を参照すると、本発明第1実施形態のファイバシート2の断面図が示されている。例えば、ポリイミドフィルムから形成された第1樹脂シート4の片面には粘着剤が塗布されて粘着材層6が形成されている。粘着剤層6は、例えばゴム系のエラストマ、ロジン等から構成される。
【0020】
8,10は光ファイバであり、それぞれ被覆外径250μmを有している。光ファイバ8,10は、予め光部品間の接続関係に対応して第1樹脂シート4上に布線されている。光ファイバ8と光ファイバ10は互いに交差して布線されている。
【0021】
12は球体スペーサであり、スチレン、アクリル樹脂等から形成されている。球体スペーサ12の直径は、光ファイバ8、10の外径の1.5〜3.0倍であり、より好ましくは1.8〜2.5倍である。本実施形態では、直径約0.5mmの球体スペーサ12を使用した。
【0022】
第1、第2光ファイバ8,10及び球体スペーサ12を挟み込むように、第1樹脂シートを4上には第2樹脂シート14が被せられ、ファイバシート2が完成する。第2樹脂シート14も例えばポリイミドフィルムから形成されている。
【0023】
以下、本実施形態のファイバシート2の製造方法について説明する。まず、第1樹脂シート4の片面に粘着剤を塗布し、粘着剤層6を形成する。その上に光ファイバ8,10を布線した。
【0024】
光ファイバ8,10の布線は、予め入力されたデータに従って光ファイバ布線機によって自動的に位置決めし、光ファイバ8,10を粘着剤層6に押し付けて接着させて行った。
【0025】
光ファイバ8,10布線終了後、5mm間隔で底板に多数の穴の開いた箱に多数の直径約0.5mmの球体スペーサ12を入れて、箱を振ることにより球体スペーサ12を穴から落下させ、第1樹脂シート4上に乗せた。
【0026】
更に、ブロア等を使用して空気等のガスを吹き付けることで、光ファイバ8,10上の球体スペーサ12を粘着剤層6上まで移動させてから、第2樹脂シート14を第1樹脂シート4に貼り付けた。
【0027】
これにより、約5mm間隔で球体スペーサ12が粘着剤層6に接着されたファイバシート2を製作した。このガスの吹き付けにより、球体スペーサ12の粗密の均一化も図ることができる。
【0028】
従来のファイバシート(シートA、シートB)と本発明第1実施形態のファイバシート2の外力に対する損失変化測定結果を図2に示す。図2から明らかなように、相当大きな外力が加わった場合にも、本発明第1実施形態のファイバシート2では光ファイバ8,10の損失をほとんど0近傍に抑制できることが分かる。
【0029】
本実施形態のファイバシート2では球体スペーサ12が加わった外力を主に受けるため、特に光ファイバ同士が交差するクロスポイントで光ファイバの損失抑制に効果があるが、光ファイバのクロスポイント以外でも外力の影響から光ファイバを有効に保護することができる。
【0030】
図3を参照すると、本発明第2実施形態のファイバシート2Aの平面図が示されている。図4は図3のIV−IV線断面図である。図5は折り曲げた状態のファイバシート2Aの斜視図である。
【0031】
本実施形態のファイバシート2Aは折り曲げ可能なファイバシートであり、このファイバシート2Aを波長分割多重(WDM)用光アンプの組立に使用した。上述した第1実施形態と実質的に同一構成部分については、同一符号を付して説明する。
【0032】
WDM用光アンプは光部品点数が多く、光ファイバのフォーミング及び接続作業が煩雑になり、製造工数を大きくしていることから、製造工数削減に効果の大きいファイバシートを使用してWDM用光アンプを組み立てた。
【0033】
しかし、従来の一般的なファイバシートを使用した場合には、光部品を平面的に配置する必要があるため、実装面積が大きくなってしまう。この対策として、折り曲げ可能なファイバシート2AをWDM用光アンプの組立に適用した。
【0034】
図4に示されているように、ファイバシート2Aは、粘着剤層6を有する第1樹脂シート4と、第1樹脂シート4上に折り曲げ部分で折り曲げ方向に対して角度αで布線された光ファイバ8と、光ファイバ8を挟み込むように第1樹脂シート4に貼り付けられた第2樹脂シート14を含んでいる。
【0035】
ファイバシート2Aは更に、ファイバシート2Aの両側近傍で第1及び第2樹脂シート4,14に挟み込まれた、ファイバシート2Aの折り曲げ方向に伸長する一対の弾性体部材16,18を有している。弾性体部材16,18としては、直径0.5mmのナイロン糸を使用した。
【0036】
以下、光ファイバ8の布線設計について説明する。ファイバシート2Aの折り曲げ部における光ファイバ8の布線は、以下の条件を満たすように設計した。
【0037】
図3に示す平面状態でのファイバシート2Aにおいて、シート曲げ部における光ファイバ8の布線角度αが大きくなる程、シート曲げ部における光ファイバ8の曲げ半径が大きくなる。
【0038】
図5に示すように、ファイバシート2Aを曲率半径rで曲げた場合、光ファイバ8の曲げ半径Rは以下の式で与えられる。
【0039】
cos2α=r/(2R−r)......(1)
このことから、α以上の角度になるように光ファイバ角度を布線設計することで、ファイバシート2Aを曲率半径rで曲げても光ファイバ曲げ半径はR以上になり、光ファイバ8の損失の増加、信頼性の低下を抑制できる。
【0040】
ファイバ許容曲げ半径30mmの場合の、計算による光ファイバ角度と許容ファイバシート2A曲げ半径の関係を図6に示す。特にαを30度以上にすることで、許容ファイバシート折り曲げ半径をα=0度の場合の1/1.2以下にでき、実用的な効果が大きくなる。
【0041】
αが30度未満では、ゆるい条件で許容範囲とみなされることがある。また、αが80度より大きくなると、シート幅が広くなり布線設計が困難になるため、αは80度以下が好ましい。
【0042】
図6に示す計算結果に従って、許容曲げ半径R=30mmの光ファイバ8を用い、ファイバ角度α=73度で光ファイバ8を布線することで、シート折り曲げ部の曲げ半径を、r=5mmになるようにファイバシート2Aを折り曲げた。
【0043】
このように、ファイバシート2Aを曲げ半径r=5mmとなるように折り曲げても、光ファイバ8は折り曲げ部において許容曲げ半径R=30mmの条件を満たすことができる。
【0044】
次に、ファイバシート2Aの作成方法について説明する。粘着剤層6を有する第1樹脂シート4上に使用時折り曲げる部分は、ファイバ角度がα=73度になるように光ファイバ8を布線した。
【0045】
光ファイバ8の布線は、光ファイバ8の2点のX座標及びY座標をファイバ自動布線機で位置出しして、第1樹脂シート4の粘着剤層6に光ファイバ8を押し付け接着させる方法で行った。
【0046】
他の部分は、ファイバ曲げ半径がR=30mm以上になるように光ファイバ8を布線した。第1樹脂シート4の上に第2樹脂シート14を被せることで、ファイバシート2Aを作成した。
【0047】
直角折れ曲がりによるファイバ破損防止策として、シート曲げ方向両側に例えばナイロンから形成された樹脂製弾性体部材16,18を挟み込んだ。弾性体部材16,18を使用する替わりに、第1及び第2樹脂シート4,14の少なくとも一方が弾性体シートから構成されていてもよい。弾性体シートとしては、商品名ハイトレルR(米国デュポン社製)として市販されている、熱可塑性ポリエステルエラストマが使用可能である。
【0048】
図7は本発明第3実施形態のファイバシート2Bを使用した光モジュール20の平面図である。図8はその折り曲げ状態を示す一部破断斜視図である。図7に示すように、ファイバシート2Bは二つの切欠21,23を有しており、全体として概略H形状の外形を有する。これらの切欠21,23中に基板22,24が配置されている。
【0049】
基板22上には複数の光部品26が搭載されており、基板24の裏面にも複数の光部品が搭載されている。破線で示されるように、ファイバシート2Bは上下一対の樹脂シートで挟まれた複数の光ファイバ8を有している。各光部品26に接続された光ファイバ28と、ファイバシート2Bの光ファイバ8とは、切欠21,23中で融着接続されている。
【0050】
本明細書では、ファイバシート2Bから切欠21中に突出した光ファイバ8を第1の光接続端子と称し、ファイバシート2Bから第2の切欠23中に突出した光ファイバ8を第2の光接続端子と称することがある。
【0051】
更に、ファイバシート2Bは切欠21,23の間に中央経路部分25を有しており、いくつかの光ファイバ8はこの中央経路部分25を通過して概略S字状に布線されている。
【0052】
図8に示すファイバシート2Bの折り曲げ部30での各光ファイバ8は、ファイバシート2Bの折り曲げ方向に対して30度〜80度の角度を有するように布線されている。
【0053】
好ましくは、特に図示しないが第1実施形態のファイバシート2と同様に、一対の樹脂シートの間には多数の球体スペーサ12が介装されている。これにより、交差部分での光ファイバ8の損失の増加を抑制している。
【0054】
このように本実施形態では、図7に示すようにファイバシート2Bを広げた状態で基板22,24上の各光部品26の光ファイバ28とファイバシート2Bの光ファイバ8を融着接続後、図8に示すように二つ折りにすることで実装面積を従来の0.55倍に縮小することができた。
【0055】
容積も0.8倍に抑えることができた。ファイバシート2Bを約5mmの曲げ半径に曲げたが、損失の増加は0.02dB以下で光ファイバ8の劣化はほとんど認められなかった。
【0056】
本発明は以下の付記を含むものである。
【0057】
(付記1) 片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された第1光ファイバと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に散在された複数のスペーサと、
前記第1光ファイバ及び前記スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートと、
を具備したことを特徴とするファイバシート。
【0058】
(付記2) 前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように布線された第2光ファイバを更に具備した付記1記載のファイバシート。
【0059】
(付記3) 前記各スペーサは球体スペーサから構成される付記1記載のファイバシート。
【0060】
(付記4) 前記各球体スペーサは樹脂から形成されている付記3記載のファイバシート。
【0061】
(付記5) 前記各球体スペーサは前記第1光ファイバの外径の1.5〜3.0倍の直径を有している付記3記載のファイバシート。
【0062】
(付記6) ファイバシートの製造方法であって、
片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートを設け、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に第1光ファイバを布線し、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に複数のスペーサを乗せ、
風圧により前記第1光ファイバ上の前記スペーサを移動させ、
前記第1光ファイバ及び前記スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを被せる、
各ステップから構成されることを特徴とするファイバシートの製造方法。
【0063】
(付記7) 前記スペーサの乗せステップの前に、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように第2光ファイバを布線するステップを更に具備した付記6記載のファイバシートの製造方法。
【0064】
(付記8) 片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された光ファイバと、
前記光ファイバを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートとを具備し、
前記第1及び第2樹脂シートは折り曲げられており、該第1及び第2樹脂シートの折り曲げ部において前記光ファイバは第1及び第2樹脂シートの折り曲げ方向に対して30°〜80°の角度を有するように布線されていることを特徴とするファイバシート。
【0065】
(付記9) 前記第1及び第2樹脂シートの間に挟み込まれた該第1及び第2樹脂シートの折り曲げ方向に伸長する弾性体部材を更に具備した付記8記載のファイバシート。
【0066】
(付記10) 前記第1及び第2樹脂シートの少なくとも一方は弾性体から形成されている付記8記載のファイバシート。
【0067】
(付記11) 前記第1樹脂シートと第2樹脂シートの間に挟まれた複数の球体スペーサを更に具備した付記8記載のファイバシート。
【0068】
(付記12) 前記各球体スペーサは前記光ファイバの外径の1.5〜3.0倍の直径を有している付記11記載のファイバシート。
【0069】
(付記13) 光部品間を接続するための光ファイバを挟み込んだファイバシートであって、
第1の光部品との接続用であって、該ファイバシートから突出した光ファイバからなる第1の光接続端子と、
第2の光部品との接続用であって、該ファイバシートから突出した光ファイバからなる第2の光接続端子とを具備し、
前記第1の光接続端子と第2の光接続端子間の光伝送路を形成する光ファイバが、概略S形状に前記ファイバシート内に布線された部分を有することを特徴とするファイバシート。
【0070】
(付記14) 第1の切欠部分と、第2の切欠部分と、該第1及び第2の切欠部分の間の中央経路部分を有するH形状のファイバシートであって、
前記第1の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第1の光接続端子群と、
前記第2の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第2の光接続端子群とを具備し、
前記第1の光接続端子群と前記第2の光接続端子群のそれぞれ少なくとも一つの接続端子の組は、前記H形状ファイバシートの前記中央経路部分を通過して布線された光ファイバの一端と他端の組に相当することを特徴とするファイバシート。
【0071】
(付記15) 前記ファイバシートは、前記第1の切欠部分と前記第2の切欠部分が対向するように前記中央経路部分で折り曲げられており、前記第1の切欠部分と前記第2の切欠部分のそれぞれに配置された光部品と前記第1の光接続端子群と前記第2の光接続端子群がそれぞれ接続されていることを特徴とする付記14記載のファイバシート。
【0072】
(付記16) 第1の切欠部分と、第2の切欠部分と、該第1及び第2の切欠部分の間の中央経路部分とを有するH形状ファイバシートであって、
前記第1の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第1の光接続端子群と、
前記光ファイバの他端であって、前記第2の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第2の光接続端子群とを具備し、
前記光ファイバの全てが、前記中央経路部分を通過して布線されていることを特徴とするファイバシート。
【0073】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のファイバシートは第1及び第2樹脂シートの間に多数のスペーサを挟み込むように構成したので、特に光ファイバ同士が交差するクロスポイントにおいて光ファイバに曲がりが生じることがなく、光ファイバの損失の増加を抑制することができる。予め突起部を設ける場合のように、光ファイバの布線ルートが限定されることはない。
【0074】
本発明の他の側面によると、ファイバシートの折り曲げ部において折り曲げ方向に対して30度〜80度の角度を有するように光ファイバを布線したので、ファイバシートを光ファイバ許容曲げ半径より小さい曲げ半径で折り曲げることが可能になり、ファイバシートを用いた光モジュールの小型化、隣接する基板間の接続等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施形態のファイバシートの断面図である。
【図2】従来のファイバシートと比較した本発明のファイバシートの外力に応じた損失変化を示す図である。
【図3】本発明第2実施形態のファイバシートの平面図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】第2実施形態のファイバシートを折り曲げた状態の斜視図である。
【図6】ファイバ角度と許容シートを曲げ半径の関係を示す図である。
【図7】第3実施形態のファイバシートを使用した光モジュールの平面図である。
【図8】ファイバシートを折り曲げた状態の光モジュールの一部破断斜視図である。
【符号の説明】
2,2A,2B ファイバシート
4 第1樹脂シート
6 粘着剤層
8,10 光ファイバ
12 球体スペーサ
14 第2樹脂シート
16,18 弾性体部材
20 光モジュール
22,24 基板
26 光部品
28 光ファイバ
30 折り曲げ部
Claims (3)
- 片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された第1光ファイバと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように布線された第2光ファイバと、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に散在された該第1,第2光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサと、
前記第1及び第2光ファイバ及び前記球体スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートと、
を具備したことを特徴とするファイバシート。 - ファイバシートの製造方法であって、
片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートを設け、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に第1光ファイバを布線し、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に前記第1光ファイバと交差するように第2光ファイバを布線し、
前記第1樹脂シートの粘着剤層上に該第1,第2光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサを乗せ、
風圧により前記第1及び第2光ファイバ上の前記球体スペーサを移動させ、
前記第1及び第2光ファイバ及び前記球体スペーサを挟み込むように前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを被せる、
各ステップから構成されることを特徴とするファイバシートの製造方法。 - 第1の切欠部分と、第2の切欠部分と、該第1及び第2の切欠部分の間の中央経路部分を有するH形状のファイバシートであって、
前記第1の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第1の光接続端子群と、
前記第2の切欠部分の対向辺のそれぞれから突出した光ファイバからなる第2の光接続端子群とを具備し、
前記第1の光接続端子群と前記第2の光接続端子群のそれぞれ少なくとも一つの接続端子の組は、前記H形状ファイバシートの前記中央経路部分を通過して布線された光ファイバの一端と他端の組に相当するとともに、
前記ファイバシートは、片面に粘着剤層を有する第1樹脂シートと、前記第1樹脂シートの粘着剤層上に布線された光ファイバと、前記光ファイバを挟み込むように前記第1樹脂シート上に被せられた第2樹脂シートとから構成され、
前記第1及び第2樹脂シートの間には前記光ファイバの外径の1.8〜2.5倍の直径を有する複数の球体スペーサが散在されていることを特徴とするファイバシート。
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