JP3805731B2

JP3805731B2 - ファイバシート及びファイバシートの製造方法

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Publication number: JP3805731B2
Application number: JP2002236330A
Authority: JP
Inventors: 忠夫有馬; 理斎藤; 静男石島; 英明宮田; 秀明寺内
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: JP2004077685A; US6968097B2; US20040033005A1

Description

【０００１】
【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

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。