JP4070098B2 - Method of soldering ferrule and optical fiber - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はフェルールと光ファイバのはんだ付け方法に関し、更に詳しくは、光ファイバ被覆の熱損傷も起こらず、かつ短時間でフェルールに光ファイバをはんだ付け固定することができる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光モジュールは、一般に、ハウジングの中に発光デバイスを配置し、外部からハウジングの内部へ光ファイバの先端部を導入し、その最先端を発光デバイスと光接続して組み立てられている。その場合、光ファイバの先端部は光ファイバ被覆を剥離除去して光ファイバ心線が裸出された状態になっており、その裸出した光ファイバ心線の表面は、そこに例えばAuめっきが施されることによりメタライズ状態になっている。
【0003】
そして、この光ファイバと発光デバイスを光接続する場合や、光ファイバのハウジングへの導入箇所では、通常、ガラスと熱膨張率が近似している例えばコバールから成るフェルールを用い、このフェルールに光ファイバを挿通して当該光ファイバとフェルールを例えばはんだ材で固定して一体化し、更にその一体化物を所定の位置に固定するという作業が行われる。
【0004】
フェルールと光ファイバのはんだ付けによる固定作業の1例を図4に示す。
図4において、所定径の中心貫通孔2aが形成されているフェルール2の前記中心貫通孔2aに、先端部の光ファイバ被覆1aを剥離除去して裸出させ、かつ表面が例えばAuでメタライズされた光ファイバ心線1bを有する光ファイバ1が挿通されている。この場合、光ファイバ被覆1aの一部もフェルールの中心貫通孔2a内に挿入されているものとする。
【0005】
そして、フェルール2の上部端面2bにはんだ材3が配置される。はんだ材3としては、最近では、環境問題を考慮してPbフリーの材料が用いられ、例えば、Au−Sn合金(Sn:約20質量%)から成るリング箔が一般に用いられている。
ついで、はんだ材3を一般に大気中で加熱溶融してフェルールの中心貫通孔内に流入させ、更に冷却し、光ファイバ心線1bとフェルール2をはんだ材で接合して両者を固定して一体化物にする。そして、このようにして製造された一体化物のはんだ接合部に対しては、優れた気密特性を備え、同時に高い接合強度を備えていることが要求される。
【0006】
ところで、はんだ材3の加熱溶融に関しては、従来から次のような方法が採用されている。
第1の方法は、抵抗加熱方式である。この方法は、図5で示したように、V字溝4aが形成されている例えばセラミックス製の固定板4の前記V字溝4aに、光ファイバ1が挿通され、上部端面にはんだ材3をのせたフェルール2を配置し、そのフェルール2の上端側を、例えばMo鋼板から成り、V字状切欠が形成されている加熱板5で押さえ込み、この状態で加熱板5に通電してその抵抗発熱ではんだ材3を加熱溶融する。
【0007】
第2の方法はランプヒータを用いた方式である。この方法では、図6で示したように、フェルール2に光ファイバを挿通し、フェルールの上部端面にはんだ材3を配置し、さらにはんだ材3の上方には、例えばキセノンランプのような光源6と凹面鏡7と集光レンズ8とが配置される。
そして、光源6を点灯し、その光を凹面鏡7と集光レンズ8で集光してそれをはんだ材3に照射し、当該はんだ材3を加熱溶融する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の加熱方式には次のような問題がある。
まず、抵抗加熱方式の場合、はんだ材の加熱溶融に要する時間が長く、はんだ付け作業の生産性が悪い。また、はんだ材のみを選択的に加熱することができず、フェルール全体が加熱されることになり、その結果、例えばフェルールの貫通孔内に光ファイバ被覆が挿入されていた場合には、当該光ファイバ被覆は熱損傷を受け、そのため、光ファイバ1の強度が劣化してしまう。
【0009】
ランプヒータによる加熱方式の場合は、集光時の焦点を合わせることにより、はんだ材を選択的に加熱できる。しかしながら、はんだ材やフェルールなど、被加熱材の表面状態で規定される反射率や吸収率などがばらついていることにより、はんだ材の加熱状態が不均一になり、結局、はんだ材が均一に溶融しないという問題が生ずる。
【0010】
また、上記した加熱方式は、通常、大気中で行われているが、その場合には、溶融はんだの表面酸化が進み、はんだの濡れ性が劣化する。この問題は、フラックスを併用すれば解決することは可能である。
しかしながら、フラックスを用いると、組み立てた光モジュールの中にフラックスが残存して、光モジュールの信頼性を低下させることがある。
【0011】
本発明は、従来の加熱方式を実施したときの上記した問題を解決し、はんだ材のみを選択的にかつ短時間で加熱溶融することができ、したがって、光ファイバ被覆の熱損傷を招くことなく、光ファイバとフェルールをはんだ付けする方法の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、円筒形状をした金属製フェルールの中心貫通孔にメタライズされた光ファイバ心線を挿通したのち、はんだ材を用いて前記金属フェルールと前記光ファイバ心線をはんだ付けする際に、誘導加熱方式で前記はんだ材を加熱・溶融することを特徴とするフェルールと光ファイバのはんだ付け方法が提供される。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明において、はんだ材の加熱溶融は高周波誘導加熱方式で実施される。本発明方法ではんだ材を加熱溶融する状態の1例を図1に示す。
図1で示したように、光ファイバ1をフェルール2の貫通孔に挿通し、そのメタライズされた光ファイバ心線1bをフェルール2から突出させる。なお、ここでは、光ファイバ被覆1aの一部もフェルール2の貫通孔の中に挿入されているものとする。
【0014】
ついで、フェルール2の上部端面2bにリング形状をしたはんだ材3が配置される。
ここで、フラックスなしの状態で光ファイバ心線1bとフェルール2の接合を実現するために、はんだ材3としては、Au−Sn合金を用いることが好ましく、また、はんだ接合強度と気密性を高めるために、光ファイバ心線の表面には、例えばTi/Ni/Auから成る3層のメタライズ膜が形成され、同時に、フェルール2の表面にも例えばNi/Auから成る無電解めっき膜が形成されていることが好ましい。
【0015】
ついで、高周波コイル9が配置される。この高周波コイル9は、図1で示したように、平面的な位置関係ではコイルの円環が形成する平面の中心と光ファイバ心線1bの軸心とが合致し、かつ、上下の位置関係では、コイル断面の中心とはんだ材3の厚み中心とがほぼ合致するように配置される。このような配置形態をとることにより、高周波コイル9の作動で発生する誘導磁気が効率よくはんだ材3に導入され、フェルール2などを加熱することなく、はんだ材3のみに選択的な加熱を行うことができる。
【0016】
なお、上記した位置関係が少しでもずれると、誘導磁気の集中的な導入箇所にずれが生じて、はんだ材3が溶融するまでの時間にばらつきが生じてくるので、高周波コイル9の配置は正確に行うべきである。
ここで、高周波コイル9のターン数は格別限定されるものではなく、例えば発振周波数2MHz、出力400W程度の高周波印加を想定した場合、ターン数としては1ターンであれば、短時間ではんだ材3の加熱溶融を実現することができる。
【0017】
また、高周波コイル9の内径(d)を小さくすると、はんだ材3の加熱溶融は行いやすくなり、同時に溶融に要する時間も短くなるが、前記した位置関係が少しでもずれると、逆に溶融に要する時間のばらつきが大きくなってしまう。逆に、高周波コイル9の内径を大きくすると、はんだ材3に導入される誘導磁気は拡散するため加熱範囲は広くなり、その分、加熱に要する時間が長くなって生産性は低くなる。
【0018】
本発明は、高周波コイル9の内径(d)としては、光ファイバ心線1bの直径の40〜100倍に設定することが好ましい。このとき、加熱に要する時間は短くなり、また加熱時間のばらつきも小さくなるからである。
ところで、Au−Sn合金のはんだ材は、溶融すると、溶融はんだの酸化が急速に進行してその濡れ性は極端に悪くなる。そのため、そのような状態になった溶融はんだはフェルール2の貫通孔に流入しなくなり、フェルールと光ファイバ心線1bとのはんだ接合が実現されなくなる。
【0019】
このような問題が発生することを防止するために、本発明においては、はんだ材3の周囲を非酸化性雰囲気にした状態で、高周波コイル9を作動させることが好ましい。具体的には、図示しないノズルから例えば窒素、アルゴン、ヘリウムなどの非酸化性ガスをはんだ材3に吹きつけながら、加熱溶融を行えばよい。
また、Au−Sn合金は、大気中において、常温下でも徐々に酸化していく。そのため、本発明で用いるAu−Sn合金では、その表面に極薄のAuめっきを施しておくことが好ましい。はんだ材として使用したときに、その表面は酸化されていないので、加熱溶融は安定化するからである。
【0020】
なお、上記したガス吹きつけ時に、そのガスに更に水素を5vol%程度含有させておくことが好ましい。はんだ材が既に表面が酸化している状態になっていても、加熱溶融時にその酸化膜が水素で還元されることにより、安定したはんだ付けを実現することができるからである。
【0021】
【実施例】
実施例1
直径125μmで、Ti/Ni/Auから成る厚み0.8μmのメタライズが施されている光ファイバ心線を有する光ファイバと、内径0.3mm,直径1mm,長さ10mmのコバール製フェルール(表面にNi/Auの無電解めっきが施されている)と、Au−20%Snから成り、内径0.3mm,外形1mm,厚み0.1mmのリング状はんだ材とを用意した。
【0022】
一方、パイプ径1mm,内径(d)9mm,1ターンの高周波コイルを用意した。これらを、図1で示したような位置関係で互いに配置し、同時に図示しない直径5mmのノズルから窒素をはんだ材3に10L/minの流量で吹きつけながら、高周波コイル9に、周波数2MHz,出力400Wの高周波を印加した。
高周波印加後、約0.5秒ではんだ材3の溶融が始まり、溶融はんだは約1秒でフェルール2の中に流入し、はんだ付け作業は終了した。
【0023】
10回、上記した態様ではんだ付けを行った。いずれの場合も、光ファイバ被覆の熱損傷は起こらず、同時に、はんだ接合部における気密特性は1.0×10-10Pa/m3・s以下、接合強度は10N以上の値を示していた。
【0024】
実施例2
実施例1において、はんだ材3に吹きつけるガスの種類とはんだ材の種類を代えて、はんだ付けに要する時間を調べた。
なお、ここでいうはんだ付けに要する時間とは、加熱を開始してから、はんだ材が溶融してフェルールの中に流入し終わるまでの時間のことをいう。結果を図2に示した。
【0025】
図2において、◆印はN2のみ(流量10L/min)を吹きつけ、はんだ材はAu−20%Sn合金材の場合、■印はN2のみ(流量10L/min)を吹きつけ、はんだ材はAu−20%Sn合金材の表面に極薄のAuめっきを施したものの場合、△印はArのみ(流量10L/min)を吹きつけ、はんだ材はAu−20%Sn合金材の場合、□印はN2にH2を含有(約5vol%)させたガスを吹きつけ、はんだ材はAu−20%Sn合金材の場合を表す。
【0026】
図2から明らかなように、Auめっきが施されたはんだ材を用いると、はんだ付け時間は短くなっているとともに、そのばらつきも小さくなっている。また、吹きつけるガスにH2を含ませると、同様の良好な結果が得られている。
【0027】
実施例3
実施例1において、内径(d)が異なる高周波コイルを用いてはんだ付けを行い、そのときのはんだ材の溶融に要する時間を調べた。結果を図3に示した。
図3において、◆印は内径(d)が光ファイバ心線1bの直径の30倍値である場合、□印は内径(d)が光ファイバ心線1bの40倍値である場合、△印は内径(d)が光ファイバ心線1bの直径の70倍値である場合、×印は内径(d)が光ファイバ心線1bの100倍値である場合、*印は内径(d)が光ファイバ心線1bの直径の150倍値である場合を示す。
【0028】
図3から明らかなように、内径(d)が光ファイバ心線の直径に対し40〜100倍になっていると、加熱に要する時間も短く、しかもそのばらつきは小さくなっている。
【0029】
比較例1
実施例1で用いた光ファイバ,フェルール,はんだ材を用い、図5で示した抵抗発熱方式ではんだ付けを行った。このとき、はんだ材にはN2(流量10L/min)を吹きつけて溶融はんだの酸化防止処理を施した。
加熱板5に通電して温度300℃にまで発熱させた。温度300℃になるまで10秒を要した。また、温度300℃に保持した状態で、はんだ材がフェルールに流入し終わるまで約10秒を要した。そして冷却に5〜10秒を要した。
【0030】
上記操作を10回行ったところ、はんだ材がフェルールに流入し終わるまでの時間は5〜15秒とばらついていた。また、はんだ付けの終了後、光ファイバを観察したところ、ファイバ被覆の変形が認められ、かつ光ファイバを引っ張ると簡単に破断してしまった。
【0031】
比較例2
実施例1の光ファイバ,フェルール,はんだ材を用い、図6で示したランプヒータによる加熱方式ではんだ付けを行った。このとき、はんだ材にはN2を吹きつけて酸化防止処置を施した。
光照射開始から約0.5秒後に、はんだ材は溶融しはじめた。しかし、溶融の仕方は不均一であり、フェルールへの均一な流入は認められなかった。
【0032】
また、はんだ付けを10回行い、そのときのはんだ接合部の気密特性と接合強度を測定したところ、いずれも気密特性が1.0×10-10Pa/m3・s以上であり、かつ接合強度が10N以上の特性を満足したものは3個であった。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明方法によれば、光ファイバとフェルールを、光ファイバ被覆の熱損傷を招くことなく、短時間で、優れた気密特性と接合強度を備えた状態ではんだ付けすることができるので、本発明方法は、光モジュールの組立時に適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘導加熱方式の1例を説明するための説明図である。
【図2】実施例2の結果を示すグラフである。
【図3】実施例3の結果を示すグラフである。
【図4】フェルールに光ファイバを挿通した状態を示す一部切欠断面図である。
【図5】従来の抵抗加熱方式を示す概略図である。
【図6】従来のランプヒータを用いた加熱方式を示す概略図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ
1a 光ファイバ心線
1b ファイバ被覆
2 フェルール
2a フェルール2の貫通孔
2b フェルール2の上部端面
3 はんだ材
9 高周波コイル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for soldering a ferrule and an optical fiber, and more particularly to a method capable of soldering and fixing an optical fiber to a ferrule in a short time without causing thermal damage to the optical fiber coating.
[0002]
[Prior art]
In general, an optical module is assembled by disposing a light emitting device in a housing, introducing a tip portion of an optical fiber from the outside into the housing, and optically connecting the leading end to the light emitting device. In that case, the optical fiber tip is peeled off and the optical fiber core is bare, and the surface of the bare optical fiber is covered with, for example, Au plating. By being applied, it is in a metallized state.
[0003]
When the optical fiber and the light emitting device are optically connected, or at a place where the optical fiber is introduced into the housing, a ferrule made of, for example, Kovar whose thermal expansion coefficient is similar to that of glass is generally used, and the optical fiber is used for the ferrule. The optical fiber and the ferrule are fixed and integrated with, for example, a solder material, and the integrated product is fixed at a predetermined position.
[0004]
FIG. 4 shows an example of fixing work by soldering a ferrule and an optical fiber.
In FIG. 4, the optical fiber coating 1a at the tip is peeled and removed from the center through hole 2a of the ferrule 2 in which the center through hole 2a having a predetermined diameter is formed, and the surface is metalized with, for example, Au. An optical fiber 1 having an optical fiber core wire 1b is inserted. In this case, it is assumed that a part of the optical fiber coating 1a is also inserted into the central through hole 2a of the ferrule.
[0005]
Then, the solder material 3 is disposed on the upper end surface 2 b of the ferrule 2. Recently, Pb-free materials are used as the solder material 3 in consideration of environmental problems. For example, a ring foil made of an Au—Sn alloy (Sn: about 20 mass%) is generally used.
Next, the solder material 3 is generally heated and melted in the atmosphere and allowed to flow into the center through hole of the ferrule, and further cooled. To. And it is requested | required that the solder joint part of the integrated object manufactured in this way should be equipped with the outstanding airtight characteristic, and also the high joint strength simultaneously.
[0006]
By the way, the following methods are conventionally employ | adopted regarding the heat melting of the solder material 3. FIG.
The first method is a resistance heating method. In this method, as shown in FIG. 5, the optical fiber 1 is inserted into the V-shaped groove 4a of the fixing plate 4 made of ceramic, for example, in which the V-shaped groove 4a is formed, and the solder material 3 is placed on the upper end surface. The ferrule 2 is placed, and the upper end side of the ferrule 2 is pressed by a heating plate 5 made of, for example, a Mo steel plate and having a V-shaped notch, and in this state, the heating plate 5 is energized to generate resistance heat. The solder material 3 is heated and melted.
[0007]
The second method uses a lamp heater. In this method, as shown in FIG. 6, an optical fiber is inserted into the ferrule 2, a solder material 3 is disposed on the upper end surface of the ferrule, and a light source 6 such as a xenon lamp is disposed above the solder material 3. And a concave mirror 7 and a condenser lens 8 are arranged.
Then, the light source 6 is turned on, the light is condensed by the concave mirror 7 and the condensing lens 8 and irradiated to the solder material 3, and the solder material 3 is heated and melted.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional heating method described above has the following problems.
First, in the case of the resistance heating method, the time required for heating and melting the solder material is long, and the productivity of the soldering work is poor. In addition, only the solder material cannot be selectively heated, and the entire ferrule is heated. As a result, for example, when an optical fiber coating is inserted in the through hole of the ferrule, The fiber coating is thermally damaged, so that the strength of the optical fiber 1 is deteriorated.
[0009]
In the case of a heating method using a lamp heater, the solder material can be selectively heated by focusing at the time of condensing. However, due to variations in the reflectance and absorptance specified by the surface condition of the material to be heated, such as solder material and ferrule, the heating state of the solder material becomes non-uniform, and the solder material is melted uniformly. The problem of not doing arises.
[0010]
Moreover, although the above heating method is normally performed in air | atmosphere, in that case, the surface oxidation of molten solder advances and the wettability of solder deteriorates. This problem can be solved by using flux together.
However, if flux is used, the flux may remain in the assembled optical module, and the reliability of the optical module may be reduced.
[0011]
The present invention solves the above-mentioned problems when the conventional heating method is implemented, and can selectively heat and melt only the solder material in a short time, and thus does not cause thermal damage to the optical fiber coating. An object of the present invention is to provide a method for soldering an optical fiber and a ferrule.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the present invention, after the metallized optical fiber core wire is inserted into the central through hole of the cylindrical metal ferrule, the metal ferrule and the optical fiber are used using a solder material. A method for soldering a ferrule and an optical fiber is provided, wherein the solder material is heated and melted by induction heating when soldering the core wire.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the soldering and melting of the solder material is performed by a high frequency induction heating method. One example of the state in which the solder material is heated and melted by the method of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the optical fiber 1 is inserted into the through hole of the ferrule 2, and the metallized optical fiber core wire 1 b is projected from the ferrule 2. Here, it is assumed that a part of the optical fiber coating 1a is also inserted into the through hole of the ferrule 2.
[0014]
Next, a ring-shaped solder material 3 is disposed on the upper end surface 2 b of the ferrule 2.
Here, in order to realize the joining of the optical fiber core wire 1b and the ferrule 2 in the absence of flux, it is preferable to use an Au—Sn alloy as the solder material 3, and to improve the solder joint strength and airtightness. Therefore, a three-layer metallized film made of, for example, Ti / Ni / Au is formed on the surface of the optical fiber core, and an electroless plating film made of, for example, Ni / Au is also formed on the surface of the ferrule 2 at the same time. It is preferable.
[0015]
Next, the high frequency coil 9 is arranged. As shown in FIG. 1, the high-frequency coil 9 has a planar positional relationship in which the center of the plane formed by the ring of the coil matches the axis of the optical fiber core 1b, and the vertical positional relationship. Then, it arrange | positions so that the center of the coil cross section and the thickness center of the solder material 3 may correspond substantially. By adopting such an arrangement, induction magnetism generated by the operation of the high-frequency coil 9 is efficiently introduced into the solder material 3, and only the solder material 3 is selectively heated without heating the ferrule 2 and the like. be able to.
[0016]
If the positional relationship described above is shifted even a little, a shift occurs in the location where the induction magnetism is intensively introduced and the time until the solder material 3 melts varies, so that the arrangement of the high frequency coil 9 is accurate. Should be done.
Here, the number of turns of the high-frequency coil 9 is not particularly limited. For example, when a high-frequency application with an oscillation frequency of 2 MHz and an output of about 400 W is assumed, if the number of turns is 1 turn, the solder material 3 can be obtained in a short time. It is possible to realize the heat melting of.
[0017]
If the inner diameter (d) of the high-frequency coil 9 is reduced, the solder material 3 can be easily heated and melted, and at the same time, the time required for melting is shortened. Variations in time will increase. On the contrary, when the inner diameter of the high frequency coil 9 is increased, the induction magnetism introduced into the solder material 3 is diffused, so that the heating range is widened, and accordingly, the time required for heating is increased and the productivity is lowered.
[0018]
In the present invention, the inner diameter (d) of the high-frequency coil 9 is preferably set to 40 to 100 times the diameter of the optical fiber core wire 1b. This is because the time required for heating is shortened and the variation in the heating time is also reduced.
By the way, when the solder material of the Au—Sn alloy is melted, oxidation of the molten solder proceeds rapidly and its wettability becomes extremely poor. Therefore, the molten solder in such a state does not flow into the through hole of the ferrule 2 and the solder joint between the ferrule and the optical fiber core wire 1b is not realized.
[0019]
In order to prevent such a problem from occurring, in the present invention, it is preferable to operate the high-frequency coil 9 in a state where the periphery of the solder material 3 is in a non-oxidizing atmosphere. Specifically, heating and melting may be performed while a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, or helium is blown onto the solder material 3 from a nozzle (not shown).
In addition, the Au—Sn alloy is gradually oxidized even in the atmosphere at room temperature. Therefore, it is preferable that the surface of the Au—Sn alloy used in the present invention is subjected to ultrathin Au plating. This is because when used as a solder material, the surface is not oxidized, so that heat-melting is stabilized.
[0020]
In addition, it is preferable to add about 5 vol% of hydrogen to the gas when the gas is blown. This is because even when the surface of the solder material is already oxidized, stable soldering can be realized by reducing the oxide film with hydrogen during heating and melting.
[0021]
【Example】
Example 1
An optical fiber having an optical fiber core wire of 125 μm in diameter and made of Ti / Ni / Au metallized with a thickness of 0.8 μm, and a Kovar ferrule with an inner diameter of 0.3 mm, a diameter of 1 mm, and a length of 10 mm (on the surface) Ni / Au electroless plating) and a ring solder material made of Au-20% Sn and having an inner diameter of 0.3 mm, an outer diameter of 1 mm, and a thickness of 0.1 mm were prepared.
[0022]
On the other hand, a high-frequency coil having a pipe diameter of 1 mm, an inner diameter (d) of 9 mm, and one turn was prepared. These are arranged in the positional relationship as shown in FIG. 1, and simultaneously, nitrogen is blown from a nozzle with a diameter of 5 mm (not shown) to the solder material 3 at a flow rate of 10 L / min. A high frequency of 400 W was applied.
After application of the high frequency, melting of the solder material 3 started in about 0.5 seconds, the molten solder flowed into the ferrule 2 in about 1 second, and the soldering operation was completed.
[0023]
Soldering was performed 10 times in the manner described above. In any case, thermal damage of the optical fiber coating did not occur, and at the same time, the hermetic property at the solder joint was 1.0 × 10 −10 Pa / m 3 · s or less, and the joint strength was 10 N or more. .
[0024]
Example 2
In Example 1, the time required for soldering was examined by changing the type of gas sprayed onto the solder material 3 and the type of solder material.
Here, the time required for soldering means the time from the start of heating until the solder material melts and flows into the ferrule. The results are shown in FIG.
[0025]
In FIG. 2, only the N 2 (flow rate 10 L / min) is sprayed with ◆, and the solder material is Au-20% Sn alloy material, and only the N 2 (flow 10 L / min) is sprayed with ■ When the material is Au-20% Sn alloy surface with ultra-thin Au plating, Δ is sprayed with Ar only (flow rate 10L / min), and solder material is Au-20% Sn alloy material □ indicates the case where a gas containing N 2 containing H 2 (about 5 vol%) is blown, and the solder material is an Au-20% Sn alloy material.
[0026]
As is apparent from FIG. 2, when a solder material plated with Au is used, the soldering time is shortened and the variation is also reduced. In addition, when H 2 is included in the gas to be blown, the same good results are obtained.
[0027]
Example 3
In Example 1, soldering was performed using high frequency coils having different inner diameters (d), and the time required for melting the solder material at that time was examined. The results are shown in FIG.
In FIG. 3, ♦ indicates that the inner diameter (d) is 30 times the diameter of the optical fiber core 1b, and □ indicates that the inner diameter (d) is 40 times the optical fiber core 1b. Indicates that the inner diameter (d) is 70 times the diameter of the optical fiber core 1b, x indicates that the inner diameter (d) is 100 times the optical fiber core 1b, and * indicates the inner diameter (d). The case where it is 150 times the diameter of the optical fiber core wire 1b is shown.
[0028]
As is clear from FIG. 3, when the inner diameter (d) is 40 to 100 times the diameter of the optical fiber core wire, the time required for heating is short and the variation is small.
[0029]
Comparative Example 1
Using the optical fiber, ferrule, and solder material used in Example 1, soldering was performed by the resistance heating method shown in FIG. At this time, N 2 (flow rate: 10 L / min) was sprayed on the solder material to prevent the molten solder from being oxidized.
The heating plate 5 was energized to generate heat up to a temperature of 300 ° C. It took 10 seconds until the temperature reached 300 ° C. Further, it took about 10 seconds for the solder material to finish flowing into the ferrule while maintaining the temperature at 300 ° C. The cooling took 5 to 10 seconds.
[0030]
When the above operation was performed 10 times, the time until the solder material finished flowing into the ferrule varied from 5 to 15 seconds. Further, when the optical fiber was observed after the soldering was completed, deformation of the fiber coating was observed, and when the optical fiber was pulled, it was easily broken.
[0031]
Comparative Example 2
Using the optical fiber, ferrule, and solder material of Example 1, soldering was performed by the heating method using the lamp heater shown in FIG. At this time, N 2 was sprayed on the solder material to prevent oxidation.
About 0.5 seconds after the start of light irradiation, the solder material began to melt. However, the melting method was non-uniform, and no uniform inflow into the ferrule was observed.
[0032]
In addition, soldering was performed 10 times, and the airtight characteristics and the bonding strength of the solder joint at that time were measured. As a result, the airtight characteristics were both 1.0 × 10 −10 Pa / m 3 · s or more and Three of them satisfied the characteristic of strength of 10N or more.
[0033]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method of the present invention, the optical fiber and the ferrule can be soldered in a state with excellent hermetic properties and bonding strength in a short time without causing thermal damage to the optical fiber coating. Therefore, the method of the present invention is effective when applied at the time of assembling the optical module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an example of an induction heating method according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of Example 2.
3 is a graph showing the results of Example 3. FIG.
FIG. 4 is a partially cutaway sectional view showing a state in which an optical fiber is inserted through a ferrule.
FIG. 5 is a schematic view showing a conventional resistance heating method.
FIG. 6 is a schematic view showing a heating method using a conventional lamp heater.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 1a Optical fiber core wire 1b Fiber coating 2 Ferrule 2a Through-hole 2b of ferrule 2 Upper end surface 3 of ferrule 2 Solder material 9 High frequency coil

Claims (4)

円筒形状をした金属製フェルールの中心貫通孔にメタライズされた光ファイバ心線を挿通したのち、はんだ材を用いて前記金属フェルールと前記光ファイバ心線をはんだ付けする際に、誘導加熱方式で前記はんだ材を加熱・溶融するフェルールと光ファイバのはんだ付け方法において、
前記誘導加熱方式で用いる高周波コイルの内径が、前記光ファイバ心線の直径の40〜100倍であることを特徴とするフェルールと光ファイバのはんだ付け方法。
After the metallized optical fiber core wire is inserted into the central through hole of the cylindrical metal ferrule, when the metal ferrule and the optical fiber core wire are soldered using a solder material, the induction heating method is used. In the ferrule and optical fiber soldering method that heats and melts the solder material ,
A ferrule and an optical fiber soldering method , wherein an inner diameter of a high-frequency coil used in the induction heating method is 40 to 100 times a diameter of the optical fiber core wire .
円筒形状をした金属製フェルールの中心貫通孔にメタライズされた光ファイバ心線を挿通したのち、はんだ材を用いて前記金属フェルールと前記光ファイバ心線をはんだ付けする際に、誘導加熱方式で前記はんだ材を加熱・溶融するフェルールと光ファイバのはんだ付け方法において、
前記はんだ材は、表面にAuめっきが施されているAu−Sn合金材であることを特徴とするフェルールと光ファイバのはんだ付け方法。
After the metallized optical fiber core wire is inserted into the central through hole of the cylindrical metal ferrule, when the metal ferrule and the optical fiber core wire are soldered using a solder material, the induction heating method is used. In the ferrule and optical fiber soldering method that heats and melts the solder material ,
The method of soldering a ferrule and an optical fiber, wherein the solder material is an Au-Sn alloy material having a surface plated with Au .
前記はんだ材の周囲を非酸化性雰囲気にしてはんだ付けを行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のフェルールと光ファイバのはんだ付け方法。 3. The method for soldering a ferrule and an optical fiber according to claim 1, wherein soldering is performed in a non-oxidizing atmosphere around the solder material. 前記非酸化性雰囲気には水素が含まれていることを特徴とする請求項3に記載のフェルールと光ファイバのはんだ付け方法。The method for soldering a ferrule and an optical fiber according to claim 3 , wherein the non-oxidizing atmosphere contains hydrogen.
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