JP3873883B2

JP3873883B2 - 金属被覆された光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP3873883B2
Application number: JP2002371789A
Authority: JP
Inventors: 洋一小野里
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: CN1510450A; JP2004205607A; US7063779B2; US20040129571A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信モジュールの筐体内に収容された光通信、光計測等に用いられる光素子と光学的接続される光ファイバの製造方法に係り、特に、樹脂被覆から露出する裸芯線外表面が金属被覆されかつその先端が端面処理された光ファイバを簡便に製造できる光ファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−２７９５２号公報（請求項５、請求項６）
【０００４】
筐体内に光素子が収容されている光通信モジュールは、結露等により光素子が破壊されるのを防止するため、筐体の内側と外側を遮断するための気密封止構造を有している。
【０００５】
この気密封止構造については、今までに多くの方法が提案され実用化されている。例えば、図２に示すような金属スリーブ１を用いて樹脂被覆された光ファイバ１０を光通信モジュールの筐体２０内に挿入させる際に、金属スリーブ１の貫通孔に対応した部位の樹脂被覆１１を除去して光ファイバ１０の裸芯線１２を露出させ、かつ、露出させた裸芯線１２外表面を金属被覆すると共に、金属被覆された部位を半田２にて封止し、更に、上記金属スリーブ１を半田３若しくはシーム溶接にて光通信モジュールの筐体２０に取付る方法、あるいは、金属スリーブ１を用いずに上記裸芯線１２の金属被覆された部位を光通信モジュールの筐体２０に設けた貫通孔に通し、裸芯線１２と上記筐体２０とを半田にて直接取付け、封止する等の方法が採られている。
【０００６】
また、筐体２０内に収容された光素子（図示せず）と上記光ファイバ１０との光学的接合を図る方法としては、光ファイバ１０の樹脂被覆１１から露出する裸芯線１２端面を研磨処理する方法が採られている。
【０００７】
尚、光ファイバ１０を光通信モジュールの筐体２０内に固定する方法については、樹脂被覆１１から露出する裸芯線１２端面を研磨しこの裸芯線１２を合成石英ガラス若しくは金属製のキャピラリ４に通して接着剤や半田で固定すると共に光素子に対し光学調整を行った後に光通信モジュールの筐体２０内に上記キャピラリ４を固定して行う方法、あるいは、上記キャピラリ４に裸芯線１２を固定しかつ裸芯線１２端面を研磨すると共に光素子に対し光学調整を行った後に光通信モジュールの筐体２０内にキャピラリ４を固定して行う方法等が採られている。
【０００８】
このように半田を用いて気密封止する光ファイバは上述したように樹脂被覆１１から露出する裸芯線１２の外表面に金属被覆が施され、かつ、光素子との光学的な接続をとるため裸芯線１２端面は精密に研磨されて端面処理されている。
【０００９】
ところで、上記裸芯線１２に対する端面処理については、裸芯線１２外表面に金属被覆が施されていない場合にはへき開法を応用した既存の光ファイバクリーバを用いて簡単に行うことができる。従って、裸芯線１２に対する上記端面処理については、上述の研磨法を採らずに光ファイバクリーバを用いた処理法が採用できるなら、製造作業の簡便化を図ることが可能となる。
【００１０】
しかし、気密封止のために裸芯線１２外表面に金属被覆が施されている上述の光ファイバにおいては、例えば、金属被覆の下地層として無電解Ｎｉメッキ層が、また表面層として電解Ａｕメッキ層が形成され、その全体の膜厚は１〜３μｍ程度ある。従って、上記光ファイバクリーバを用いて端面処理を行った場合、光ファイバの裸芯線は金属被覆で保護された状態にあるため、へき開に必要なノッチ傷（打痕）を適切に付与することが難しく、その破断面について光の入力にふさわしい端面形状に処理できない問題があった。また、仮に光の入力にふさわしい端面形状が得られたとしても、金属被覆の破断面に発生する金属箔が光ファイバの入射端面を覆ってしまったり、その破断面に起因して裸芯線に形成された金属被覆が経時的に剥離し易くなる等の問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この様な問題を解決するため、特許文献１においては、光ファイバ裸芯線の金属被覆処理の際、光ファイバクリーバによって切断しようとする部位に予めマスク材を用いて行ったり、あるいは、光ファイバ裸芯線の金属被覆処理後において上記切断しようとする部位の金属被覆をエッチングにより除去する方法等を提案しているがいずれの方法も製造工程を煩雑にさせる弊害を有していた。
【００１２】
本発明はこの様な問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、半田による気密封止を可能とする金属被覆が裸芯線外表面に設けられかつ光素子との光学的接続に必要な裸芯線端面を有する光ファイバについて従来法より簡便に製造できる光ファイバの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る発明は、
裸芯線とこの先端側の一部を除き裸芯線外表面を被覆する樹脂被覆とを有し、かつ、樹脂被覆から露出する裸芯線の端面部分を除き裸芯線外表面が金属被覆されている光ファイバの製造方法を前提とし、
上記樹脂被覆から露出しかつ金属被覆が形成される前の裸芯線外表面に、電解メッキを施すのに必要な厚さを有する無電解メッキ層と電解メッキ層から成る金属の下地層を形成する下地層形成工程と、
下地層が形成された裸芯線に対し光ファイバクリーバを用いた端面処理により裸芯線の端面部分を露出させる端面処理工程と、
端面処理された裸芯線に対し電解メッキ処理を施して表面層としての金属被覆を形成する表面層形成工程、
を具備し、かつ、上記下地層が、厚さ０．０１〜１．５μｍの無電解Ｎｉメッキ層とこの無電解Ｎｉメッキ層上に形成された厚さ０．０３〜０．１μｍの電解Ａｕメッキ層から成ることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、
請求項１記載の発明に係る光ファイバの製造方法を前提とし、
上記表面層が、電解Ｎｉメッキ層とこの電解Ｎｉメッキ層上に形成された電解Ａｕメッキ層から成ることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバの樹脂被覆が除去された裸芯線外表面に電解メッキを施すのに必要な厚さを有する無電解メッキ層と電解メッキ層から成る金属の下地層を形成した後、光ファイバクリーバを用いて端面処理を行い、その後、電解メッキ処理により表面層としての金属被覆を形成することを特徴としている。
【００１７】
そして、この製造方法においては、光ファイバクリーバを用いた端面処理の後に表面層としての金属被覆を形成する方法のため下地層としての金属被覆の膜厚を薄く設定することができる。このため、下地層の金属被覆が裸芯線外表面に存在していても光ファイバクリーバを用い良好に破断することができかつ破断面に金属箔が発生することもない。
【００１８】
更に、端面処理が施された後に電解メッキ処理にて表面層としての金属被覆を形成しているため、下地層の存在しない裸芯線端面（すなわち光入射面）に金属被覆が形成されることもない。
【００１９】
従って、樹脂被覆から露出する裸芯線外表面が金属被覆されかつその先端が端面処理された光ファイバを簡便に製造することが可能となる。
【００２０】
ここで、電解メッキを施すのに必要な厚さを有する無電解メッキ層と電解メッキ層から成る上記下地層は、無電解Ｎｉメッキ層と電解Ａｕメッキ層の組合せであることを要する。無電解Ｎｉメッキ層は裸芯線を構成する石英との付着力が良好な性質を有し、かつ、硬度が高くへき開法により裸芯線を切断するのに有利であるからである。また、電解Ａｕメッキ層は無電解Ｎｉメッキ層の酸化を防止しかつクリーバカット後の電解メッキ層（表面層）との密着性が良好な性質を有するからである。
【００２１】
尚、無電解Ｎｉメッキ層と電解Ａｕメッキ層とで上記下地層を構成する場合、無電解Ｎｉメッキ層の厚さは０．０１μｍ〜１．５μｍの範囲に設定することを要する。０．０１μｍ未満では薄過ぎて以後の電解メッキ処理に支障を来す場合があり、また、１．５μｍを越えると光ファイバクリーバを用いた端面処理の際に光の入射に対し特に良好な裸芯線端面が得難い場合があるからである。また、電解Ａｕメッキ層は０．０３μｍ〜０．１μｍの範囲に設定することを要する。０．０３μｍ未満では無電解Ｎｉメッキ層表面を覆い尽くすことが困難な場合があり、また、０．１μｍを越えると光ファイバクリーバを用いた端面処理の際に良好な裸芯線端面が得難い場合があるからである。
【００２２】
次に、表面層の電解メッキ層としては半田との濡れ性を考慮して適宜選定されるが、好ましくは電解Ｎｉメッキ層と電解Ａｕメッキ層とで構成することが望ましい。尚、表面層の電解メッキ層を電解Ｎｉメッキ層と電解Ａｕメッキ層とで構成した場合、例えばＡｕ／２０Ｓｎ半田付けを行うと、溶融半田にＡｕ、Ｎｉが溶ける「半田食われ」と呼ばれる現象が発生する。この様な「半田食われ」現象が生じて裸芯線表面に石英が露出すると半田濡れ性が悪化することがある。従って、表面層を構成する電解Ｎｉメッキ層の厚さは、０．５μｍ以上が好ましい。但し、４．０μｍを越えると光ファイバを曲げた際に曲げた状態が維持される非可逆性が生ずることがあるため、望ましくは４．０μｍ以下がよい。また、表面層の上記電解Ａｕメッキ層は、その下側に位置する電解Ｎｉメッキ層の酸化を防止し半田濡れ性を向上させる機能を有する。そして、電解Ｎｉメッキ層が酸化すると半田への濡れ性が悪化してしまうため、電解Ｎｉメッキ層の酸化を防止するには上記電解Ａｕメッキ層の厚さは０．０５μｍ以上が好ましい。また、電解Ａｕメッキ層は半田への溶解速度が速いため濡れ性が大幅に向上する。但し、厚さが１．０μｍを越える電解Ａｕメッキ層を設けても酸化防止および半田濡れ性の効果はそれ程向上しないため、経済的な観点から上記電解Ａｕメッキ層の厚さは１．０μｍ以下が好ましい。
【００２３】
尚、表面層の電解メッキ層を上記電解Ｎｉメッキ層と電解Ａｕメッキ層とで構成した場合、９９．９％以上の純度を有するＮｉおよびＡｕメッキ層であることが望ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２５】
［実施例１〜７、比較例１〜２］
図１（Ａ）に示すように光ファイバ１０の樹脂被覆（一次樹脂被覆１３と二次樹脂被覆１４とで構成される）１１を剥離除去して、線径１２５μｍ、長さ３０ｍｍの裸芯線１２を裸出させた後、この裸芯線１２表面をアルカリ洗浄、酸洗浄、化学研磨等の前処理を施した。
【００２６】
次いで、Ｓｎ塩やカップリング剤等を含む溶液に浸漬して裸芯線１２の表面調整を行った。その後、Ｐｄ塩溶液にて触媒化し、還元タイプの無電解メッキ浴を用いて無電解Ｎｉメッキ処理を施して下地層５０の無電解Ｎｉメッキ層１５を形成した。その後、市販の純Ａｕメッキ液にて高純度のＡｕを電解メッキし、下地層５０の電解Ａｕメッキ層１６を形成した。
【００２７】
尚、実施例１〜７の下地層５０としての無電解Ｎｉメッキ層１５および電解Ａｕメッキ層１６の膜厚を以下の表１に示す。
【００２８】
また、比較例として、比較例１には半田による気密封止が可能な膜厚０．０５μｍの無電解Ｎｉメッキ層、膜厚２．０μｍの電解Ｎｉメッキ層、膜厚０．２μｍの電解Ａｕメッキ層がそれぞれ順に裸芯線表面に施されたものを、比較例２には下地層として膜厚０．５μｍの無電解Ｎｉメッキ層だけが裸芯線表面に施されたものを準備した。
【００２９】
次に、市販されている光ファイバクリーバの機器の設定を、実施例１〜７、比較例１〜２のそれぞれの膜厚について最適な状態にセットした後、図１（Ｂ）に示すように端面処理を行った。この端面処理が施された実施例１〜７、比較例１〜２それぞれの裸芯線端面について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察を行った。その結果、比較例１を除き、光の入射面として十分な端面が得られていた。また、比較例１の端面は破断面が荒れており、端面近傍に金属被覆の破断面に発生する金属箔の存在が確認された。また、実施例１〜７、比較例１〜２の光ファイバに導光しその光学的特性を評価したところ、比較例１の場合、光のモード形状が乱れていた。尚、これ等の結果も以下の表１に示す。
【００３０】
次に、比較例１を除き、端面処理が施された実施例１〜７、比較例２の各光ファイバの下地層上にスルファミン酸Ｎｉメッキ液にて高純度のＮｉを電解メッキし、図１（Ｃ）に示すように表面層６０の電解Ｎｉメッキ層１７を形成した。更に、市販の純Ａｕメッキ液にて高純度のＡｕを電解メッキし、表面層６０の電解Ａｕメッキ層１８を形成した。
【００３１】
そして、表面層６０を構成する膜厚２．０μｍの電解Ｎｉメッキ層１７および膜厚０．２μｍの電解Ａｕメッキ層１８が施された実施例１〜７、比較例２の各光ファイバを上述した方法により製造したところ、実施例１〜７は電解メッキにより良好な表面層が形成されたが、比較例２は電解メッキによる良好な表面層が形成されず、不均一な表面層となった。尚、これ等の結果も以下の表１に示す。
【００３２】
次に、実施例１〜７、比較例２における各光ファイバの裸芯線をステンレス製の金属スリーブに設けた内径１３５μｍの貫通孔に挿入し、裸芯線と金属スリーブをＡｕＳｎ半田を用いて半田付けした。尚、金属スリーブには、金属スリーブとＡｕＳｎ半田の濡れ性向上のためにＮｉ／Ａｕメッキを施した。
【００３３】
そして、金属スリーブを取付けた各光ファイバについて、Ｈｅリーク試験により半田付け部の気密状態を調べたところ、実施例１〜７の光ファイバではリークが見られず全て良好な半田付け性が確認されたが、比較例２の光ファイバではリークが見られ良好な半田付けが得られなかった。尚、これ等の結果も以下の表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る金属被覆された光ファイバの製造方法によれば、
光ファイバクリーバを用いた端面処理の後に表面層としての金属被覆を形成する方法のため下地層としての金属被覆の膜厚を薄く設定することができる。
【００３６】
このため下地層の金属被覆が裸芯線外表面に存在していても光ファイバクリーバを用い良好に破断することができかつ破断面に金属箔が発生することもない。
【００３７】
更に、端面処理が施された後に電解メッキ処理にて表面層としての金属被覆を形成しているため、下地層の存在しない裸芯線端面に金属被覆が形成されることもない。
【００３８】
従って、樹脂被覆から露出する裸芯線外表面が金属被覆されかつその先端が端面処理された光ファイバを簡便に製造することが可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は本発明に係る光ファイバの製造工程を示す説明図。
【図２】光通信モジュールの気密封止構造を示す説明図。
【符号の説明】
１０光ファイバ
１１樹脂被覆
１２裸芯線
１５無電解Ｎｉメッキ層
１６電解Ａｕメッキ層
１７電解Ｎｉメッキ層
１８電解Ａｕメッキ層
５０下地層
６０表面層

Claims

裸芯線とこの先端側の一部を除き裸芯線外表面を被覆する樹脂被覆とを有し、かつ、樹脂被覆から露出する裸芯線の端面部分を除き裸芯線外表面が金属被覆されている光ファイバの製造方法において、
上記樹脂被覆から露出しかつ金属被覆が形成される前の裸芯線外表面に、電解メッキを施すのに必要な厚さを有する無電解メッキ層と電解メッキ層から成る金属の下地層を形成する下地層形成工程と、
下地層が形成された裸芯線に対し光ファイバクリーバを用いた端面処理により裸芯線の端面部分を露出させる端面処理工程と、
端面処理された裸芯線に対し電解メッキ処理を施して表面層としての金属被覆を形成する表面層形成工程、
を具備し、かつ、上記下地層が、厚さ０．０１〜１．５μｍの無電解Ｎｉメッキ層とこの無電解Ｎｉメッキ層上に形成された厚さ０．０３〜０．１μｍの電解Ａｕメッキ層から成ることを特徴とする金属被覆された光ファイバの製造方法。
上記表面層が、電解Ｎｉメッキ層とこの電解Ｎｉメッキ層上に形成された電解Ａｕメッキ層から成ることを特徴とする請求項１記載の金属被覆された光ファイバの製造方法。