JP4311990B2 - 光学部品、製品及び光学部品の製造方法、並びに接着材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信用アレー型多心光コネクタのような光ファイバアレーその他の光学部品、それらの光学部品を使用した通信機構部品を使用した通信機器、それらの光学部品の製造方法、及びそれらの製造方法で使用する接着材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバアレーの一例としては、図５に示されるように、複数の光ファイバ３０を整列して固定するために、断面Ｖ字形状の複数のＶ溝３２が形成されたＶ溝基板（整列部材）３４と、そのＶ溝３２に載置された光ファイバ３０と、光ファイバ３０上に設けられた光ファイバ押さえ部材３６とを一体的に固着するために、光ファイバ押さえ部材３６の下面に所定の空間領域Ｙを設け、その領域Ｙに有機接着剤３８を充填することが提案されている（特許文献１，２参照。）。
【０００３】
光通信用アレー型多心光コネクタでは、複数の光ファイバの先端を規則正しく配列して接続するために、光ファイバを１本ずつ配列するＶ溝が互いに平行に等ピッチで形成された整列部材が使用される。そのような整列部材としては、シリコン（Ｓｉ）基板にＶ溝が形成されたものが使用されている。
【０００４】
シリコン基板にＶ溝を形成する方法として、Ｓｉ（１００）基板の表面にフォトリソグラフィー法によってレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてアルカリエッチング液（ＫＯＨ液）によってウエットエッチングしている。このエッチングではシリコン基板は特定の角度をもって斜め方向にエッチングされ、断面がＶ形状の溝（Ｖ溝）が形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３０５０２７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４３５４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
基幹線系光通信用ファイバ材料（幹線系）は、石英ガラスで製作されている。光ファイバと光ファイバ間の結合には光ファイバを高精度で配列することが必要である。その配列精度は、光の結合効率にそのまま影響し精度低下は、光の結合効率の低下を招く。
【０００７】
幹線系の光ファイバは使用環境が厳しく、砂漠から極寒の地まで幅広い環境での仕様を満足する必要がある。この環境下においては、整列部材がシリコン材料である場合には、光ファイバと整列部材との熱膨張の差が大きな問題となる。石英ガラスとシリコン材料の熱膨張係数の差は、おおよそ１桁異なっている。
【０００８】
更に光ファイバアレーの製造工程において、接着剤の加熱硬化を必要とする場合には、短時間で硬化させるために温度勾配が大きくなるため、熱膨張係数の差の影響は甚大で、歩留まり低下、コスト上昇の要因となっている。
【０００９】
上記のような溝構造を有する従来製品では、複数の光ファイバアレー型多心光コネクタの製造方法として、基板表面に周期的な溝構造をもつ整列部材にそれぞれの溝に光ファイバを配置し、光ファイバ押さえ部材で押さえ接着材料て接合して一体化しているが、その接着材料として主に紫外線硬化型エポキシ材料が用いられている。しかし、光ファイバアレー型多心光コネクタの使用環境は、−３０℃から+８０℃までの非常に厳しい状況である。
上記の厳しい使用環境条件下にあって、高信頼性（高い接合強度、高い位置精度（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向））が求められている。この厳しい耐環境性をクリアする方法として、▲１▼溝構造形状の改善、▲２▼整列部材の構造の改善、▲３▼溝構造と整列部材間の間隔の最適化などが検討されている。
【００１０】
また従来技術では、接合組立て方法や溝構造固定部以外の部分の改善も提案されているが、耐環境試験（例えば、光ファイバ関連で標準的なＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）試験）を実施すると、温度１２１℃、相対湿度１００％、圧力２気圧、時間１５０分で多くの場合、剥離現象が観察される。
【００１１】
更に従来の光通信用光ファイバアレーの接着剤は、ＮＴＴ−ＡＴ（株）社製（商品名）ＡＴ３９２５Ｍ、ＡＴ７１９５Ｍ、又は、協立化学産業（株）製（商品名）ＸＯＣ−０３Ｈ２を使用していた。しかし、組付け方法、硬化条件、溝構造との関係や使用環境によって上記接着剤の耐久性の結果は異なっており、あらゆる構造や組付け方法に共通に効果のある接着剤は提案されていなかった。
【００１２】
上の耐環境試験で剥離現象が生じる原因として次の点が挙げられる。
▲１▼光ファイバアレー製品を構成する材料が、シリコン材料（Ｖ溝基板）、有機化合物（接着剤）、ガラス材料（光ファイバ押さえ部材）及び石英材料（光ファイバ芯線材料）であり、これらの熱膨張係数が異なる。
この点に関しては、構成材料を全て石英製に変更することにより解決することができる。
【００１３】
▲２▼光ファイバアレー製品の断面構造を観察すると、接合すべき構造物間の距離（間隔）の変化量が大きく、結果的に接着剤層の厚さが構造物間で大きく変化せざるを得ない。すなわち、接着剤層の極端に厚い部分と極端に薄い部分が存在する。
この点に関しては、Ｖ溝形状をＵ溝形状に変更し、あわせて光ファイバ押さえ部材形状を最適化することにより解決することができる。
【００１４】
▲３▼耐環境試験中に上記▲１▼で述べた構成材料が膨張・収縮することで接着剤及びその界面に局所的に歪が発生する。
この点については、接着剤の温度変化に対する膨張収縮を少なくするか、または、温度変更による歪を均一化することにより、解決することができると考えられる。
【００１５】
しかし、従来技術では「接着材の界面に発生する歪を緩和する方法」、叉は「接着剤自身の熱膨張・収縮を低減する方法」は提案されていない。
したがって、従来各社がノウハウとして蓄積し、叉は各種構造の提案や接着剤分子構造の変更を行なっていたが、これらでは製品使用条件を十分に満足する商品が提供できなかった。
接着材料として他の材料を使用する方法に具体性のあるものは存在せず、接着剤（特に紫外線硬化型接着剤）を使用することに限定されている。
【００１６】
また、接着剤自身も高分子材料であるため、基本材料物性として熱による膨張・収縮が大きい。従って、接着剤の熱特性の改善（熱膨張係数の低減）も重要である。しかし、高分子材料である限り改善の余地はかなり小さい。さらに、接着剤の使用量を少なくすることも重要であるが、我々の実験結果から、使用量を少なくすると逆に剥離が起き易くなることが確認されている。これは、構成材料で発生する歪を接着剤中で吸収できなくなることが原因と考えられる。したがって、接着剤の熱膨張係数の低減と、接着剤使用量の最適化が重要である。
上記の問題は光ファイバアレーに限らず、接着剤を使用して接合し一体化した光学部品に共通して存在する問題である。
【００１７】
そこで、本発明の第１の目的は、２以上の部材が接着材料により接合されて一体的に固着された光学部品において、接着材料の熱変化量を少なくして光学部品の耐環境性を向上させることである。
本発明の第２の目的は、そのような光学部品の製造方法を提供することである。
本発明の第３の目的は、そのような光学部品を使用した製品を提供することである。
本発明の第４の目的は、耐環境性にすぐれた接着材料を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学部品は２以上の部材が接着材料により接合されて一体的に固着されたものであり、前記接着材料は接着剤中に球形の微小添加物を含有していることを特徴とするものである。
ここで、「球形」の語は、断面が円である完全な球形だけでなく、回転楕円体など、球形から幾らか変形した形状のものであっても表面が滑らかな曲面をもっているものは、「球形」に含む意味で使用している。
【００１９】
接着材料が添加物を含有しているので、接着材料中に占める接着剤の割合が少なくなる。接着剤の量が少なくなるほど温度変化に対する接着材料の膨張収縮量が少なくなり、経時変化に対する耐久性がよくなって、耐環境性の向上を図ることができる。従来技術の問題解決のためには、接着剤の熱膨張係数の低減と、接着剤使用量の最適化が重要である。本発明では、これらの問題点を添加物（部材の熱膨張係数の中間熱膨張係数を有するものを、接着剤中に最適量添加することが好ましい。）を添加することで問題の解決を図る。
本発明における添加物の添加量は、接着材料に対して体積比で数％から数十％、好ましくは５〜２０％である。
【００２０】
液晶分野においては、液晶層のギャップを均一とするために液晶材料と同じ屈折率を有し、かつギャップ層厚さに匹敵する直径を有するガラスビーズを液晶層に挟んでいる。その目的は、あくまでも液晶層厚さを狙い通りの距離に一定に保つことであり、ギャップ材料として使用されているのである。
【００２１】
建設資材用の接着剤では接着材料中にフィラーと呼ばれる材料を接着剤の増量化材として用いる場合がある。これは、接着剤の価格が高価で、かつ構造部材として大量に使用される場合に、安価で接合強度を低下させない程度の高分子材料や、引っ張り方向の強度を向上するためのガラス繊維などを混合するのが一般的である。その混合割合は、数％から数十％の広範囲で混合する場合がある。
それらはいずれも本発明のように接着材料の熱変化量を少なくすることを目的として添加されるものではないので、添加物に要求される性質もおのずから相違したものとなる。
【００２２】
光学部品の一例は、基板の表面に周期的な溝構造をもつ整列部材と、前記整列部材の各溝に配置された光ファイバと、前記光ファイバ上に配置された光ファイバ押さえ部材とが接着材料により接合されて一体的に固着された光ファイバアレイである。その場合、接着材料に添加されている添加物は光ファイバの直径より小さい大きさをもつものである。
【００２３】
添加物の大きさは接合しようとする光ファイバの直径の１/１０以下であることが好ましい。添加物の大きさが大きすぎる場合には、組み付け作業時の妨げとなり精度の低下を招くので好ましくない。
添加物の熱膨張係数は光学部品を構成する部材の熱膨張係数の最も大きいものと最も小さいものとの間にあることが好ましい。光学部品が光ファイバアレイである場合には、添加物の熱膨張係数は、整列部材、光ファイバ及び光ファイバ押さえ部材の構成３部材の熱膨張係数の最も大きいものと最も小さいものとの間にあることが好ましい。このような構成の接着材料は、熱変化量が構成部材に近づくことで構成部材と接着材料の間にかかる歪を緩和することができるようになる。勿論、構成部材が同一材料からなるものである場合には、添加物はそれらの構成部材と同じ熱膨張係数を有する材料のものを用いるのが望ましい。
【００２４】
添加物の材料の好ましい具体例は、透明なガラス質材料又はセラミックス質材料である。透明な添加物を使用することにより、接着剤として光硬化型接着剤を使用した場合に、接着剤の光硬化性能を低下することがなく硬化接合することが可能となる。
添加物の材料のさらに好ましい具体例は、表面空孔多孔質ガラス材料である。多孔質ガラス材料は、表面が多孔質であることから流体摩擦性が向上し、接着剤中での分散性を向上させることができる。
【００２５】
添加物の表面には接着剤との接合強度を増すための処理が施されていることが望ましい。接合強度を増すための処理としては、シランカップリング処理などがある。これらの処理は、接着剤を硬化させるための外的作用を加えなければ作用しないので、通常の保管状態では接着剤に対してはマイナスの影響は働かない。本発明はまた、これらの光学部品を使用した通信機構部品を使用した通信機器も対象とするものである。
【００２６】
本発明の接着材料は、光学部品を構成する部材を接合して一体化するための接着材料であって、接着剤中に球形の微小添加物を含有している。
本発明の接着材料は、また、物品を支持部材間に挟み込み固着して一体化するための接着材料も含んでおり、接着剤中に前記物品の太さ又は前記支持部材間の間隔より小さい大きさをもつ球形添加物を含有している。
この接着材料を使用して接合し一体化した構造物は、耐環境性にすぐれたものとなる。
【００２７】
この接着材料が適用される好ましい構造物の一例は光ファイバアレイである。光ファイバアレイに適用される場合には、この接着材料の添加物は光ファイバの直径より小さい大きさをもつ透明なガラス質又はセラミックス質からなるものであることが好ましい。
【００２８】
本発明の製造方法は光学部品を製造する方法であり、光学部品を構成する部材間に本発明の接着材料を充填する工程と、その接着材料を硬化させて、部材を一体化する工程とを備えている。
本発明の製造方法の具体的な一例は、光ファイバアレイを製造するための方法であって、基板の表面に周期的な溝構造をもつ整列部材の各溝に光ファイバを配置する工程と、前記光ファイバ上から本発明の接着材料を充填する工程と、前記光ファイバ上から光ファイバ押さえ部材を配置する工程と、前記接着材料を硬化させて、前記整列部材、光ファイバ及び光ファイバ押さえ部材の３部材を一体化する工程とを備えている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は一実施例の光ファイバアレイを適用した光通信用アレイ型多心光コネクタを示している。
２は整列部材で、その上面に光ファイバ１２を１本ずつ配置する断面Ｖ字形状又はＵ字形状の溝４を互いに平行に備えている。１４は光ファイバ押さえ部材で、整列部材２の上面を覆うように配置されている。光ファイバ押さえ部材１４は平坦な板状のものとすることもできるし、図のように整列部材２の溝４に組み合わされて光ファイバ１２を１本ずつ収容する凹部５が形成されたものとすることもできる。光ファイバ１２は整列部材２と光ファイバ押さえ部材１４の間に、添加物を含有した本発明の接着材料により固定されている。光ファイバ１２は整列部材２と光ファイバ押さえ部材１４に保持されている部分では被覆が除去されて光ファイバ素線となっている。
【００３０】
整列部材２としては、シリコン基板に断面がＶ字形の溝を互いに平行に形成したもの、石英材料、ＰＹＲＥＸ（登録商標）やＴＥＭＰＡＸ（登録商標）などの低膨張ガラスなどのガラス材料に断面がＶ字形叉はＵ字形の溝を互いに平行に形成したものなどを用いることができる。
一例として、整列部材２は石英ガラス基板の表面に互いに平行なＶ溝又はＵ溝４が等しいピッチで配列されて形成されたものであり、Ｖ溝又はＵ溝４間の山部はその頂部が平坦面となっている。
【００３１】
光ファイバ押さえ部材１４の材質としては、整列部材２と同様のガラス材料などを用いることができる。図示の例では、光ファイバ押さえ部材１４には整列部材２のＶ溝又はＵ溝４に対応した凹部５が形成されており、その凹部５はＶ溝又はＵ溝４に対向し、Ｖ溝又はＵ溝４と同じ方向に延びている。光ファイバ押さえ部材１４の接合面（整列部材２に対向する面）には、凹部５に隣接して凸部が形成されている。その凸部の頂部は整列部材２のＶ溝又はＵ溝４間にある山部の平坦面と平行な平坦面となっている。
光ファイバ１２は、図示の例では、Ｖ溝又はＵ溝４と凹部５により支持され、隙間の領域に接着材料が充填され、その接着材料が硬化して光ファイバ１２が固定されている。
【００３２】
（接着材料の作成１）
市販品のファイバアレー接着剤として、ＮＴＴ−ＡＴ（株）社製ＡＴ７１９５Ｍ（商品名）（粘度：７７０ｃｐ、エポキシ系）を準備した。
これとは別に、ＰＹＲＥＸ（登録商標）材料を切断後、ボール形状に研磨して直径２μｍの球形状ビーズを製作した。この工程は、液晶パネル用の液晶ギャップ材（ボールビーズ）の製作方法と全く同様である。その後、形状の均一性（精度）と直径（のバラツキ）で分級して、２±０.２μｍ（形状誤差：５％以下）の規格を満足するものだけを選別した。
【００３３】
次に、上記ＰＹＲＥＸ(登録商標)製ボールビーズをシランカップリング材中に浸漬、加熱、洗浄の工程を経て、ボールビーズ表面をカップリング処理した。
次いで、接着剤としてのＮＴＴ−ＡＴ（株）社製ＡＴ７１９５Ｍに、上記カップリング処理済みボールビーズを体積比で２０％添加した。更に、混合させるために攪拌機にて攪拌し均一に分散させた。
【００３４】
通常、流体に固体を混合すると一時的に分散するが、放置すると固体が重力で沈殿し、分離する。この実施例では、これを避けるためにシランカップリング材は接着剤と同系統の分子構造を有するエポキシ系カップリング材（一例は、信越シリコン社製ＫＢＭ４０３又はＫＢＥ４０３）を使用した。そのため、分子間の相互作用が働きボールビーズの分散性は格段に改善され、沈殿速度を大幅に低下させることができた。
また、上記のボールビーズの直径は、接着剤の粘度に応じて沈殿速度を制御するために適切化したものである。
【００３５】
（接着材料の作成２）
市販品のファイバアレー接着剤として、協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２（商品名）（粘度：１８００ｃｐ、エポキシ系）を準備した。
これとは別に、石英材料を切断後、ボール形状に研磨して直径４μｍの球形状ビーズを製作した。この工程は、液晶パネル用の液晶ギャップ材（ボールビーズ）の製作方法と全く同様である。その後、形状の均一性（精度）と直径（のバラツキ）で分級して、４±０.２μｍ（形状誤差：５％以下）の規格を満足するものだけを選別した。
【００３６】
次に、上記石英製ボールビーズをシランカップリング材中に浸漬、加熱、洗浄の工程を経て、ボールビーズ表面をカップリング処理した。
次いで、接着剤として協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２に、上記カップリング処理済みボールビーズを体積比で５％添加した。更に、混合させるために攪拌機にて攪拌し均一に分散させた。
【００３７】
また、シランカップリング材は接着剤と同系統の分子構造を有するエポキシ系カップリング材を使用した。これによって、分子間の相互作用が働きボールビーズの分散性を大幅に改善出来た。
この作成方法で使用するボールビーズの直径を（接着材料の作成１）で使用したのものより大きくしているのは、接着剤の粘度に応じて、沈殿速度を最適に制御するためである。
【００３８】
（接着材料の作成３）
市販品のファイバアレー接着剤として、（接着材料の作成２）で使用したのと同じ協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２（商品名）（粘度：１８００ｃｐ、エポキシ系）を準備した。
これとは別に、ゾル−ゲル法によって作成したほぼ球形のガラスボール形状の球形状前駆体を製作した。この工程は、ゾル−ゲル法で作成される有機／無機ハイブリッドゲルの作成方法と全く同様である。ハイブリッドゲル作成後、焼成し有機ポリマーを焼成する。この方法によってポリマーと無機ガラス相のミクロ相分散構造において、無機層が連続になるように製作すると、有機層が占めていた部分が表面で空孔となり多孔質ガラスとなる。
その後、形状の均一性（精度）と直径（のバラツキ）で分級して、１０±０.５μｍ（形状誤差：５％以下）の規格を満足するものだけを選別した。
【００３９】
次に、上記焼結した多孔質ボールビーズをシランカップリング材中に浸漬、加熱、洗浄の工程を経て、ボールビーズ表面をカップリング処理した。多孔質構造内部にまでカップリング処理が施されていることを確認した。
【００４０】
次いで、接着剤として協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２に、上記カップリング処理済みボールビーズを体積比で１０％添加した。更に、混合させるために攪拌機にて攪拌し均一に分散させた。多孔質ボールビーズは、表面が多孔質であること、及びエポキシ系シランカップリング材料で表面処理されていることから、流体摩擦性の向上と接着剤との親和性向上によって、接着剤中での分散性が向上した。分散性を大幅に改善出来た。
【００４１】
【実施例１】
実施例１では、整列部材２ａとして、市販のシリコン製Ｖ溝構造物品を用意した。このＶ溝４ａは、シリコン（Ｓｉ）基板の（１００）面上に形成されたシリコン酸化膜にフォトリソグラフィーにより形成されたレジストパターンをマスクにしてシリコン基板をアルカリによりウエットエッチングして製作されたものである。シリコン基板をアルカリによりウエットエッチングすると、断面にシリコン（１１１）面が向かいあって現れ、断面がＶ字形のＶ溝が形成される。その後、マスクに使用したシリコン酸化膜パターンを除去する。
また、光ファイバ押さえ部材１４ａとして、平面（登録商標）材料を準備した。
【００４２】
Ｖ溝４ａに光ファイバ１２を配置し、光ファイバ押さえ部材１４ａで光ファイバ１２を押さえた状態の断面図を図２に示す。Ｖ溝４ａの深さＤ１は１６０±３μｍ、光ファイバ１２の直径は１２５±２μｍで、Ｖ溝４ａの谷部２０（光ファイバ１２の下部）の深さｄは約４５μｍとなって接着材料充填部が存在する。整列部材２ａのＶ溝４ａ間の山部の平坦面と光ファイバ押さえ部材１４ａとの距離Ｌは約１０μｍである。
【００４３】
Ｖ溝構造物品からなる光ファイバ整列部材２ａはシリコン基板の表面に互いに平行なＶ溝４ａが等しいピッチで配列されて形成されている。Ｖ溝４ａは紙面垂直方向に帯状に延びており、谷部２０は底部がＶ字面となっている。Ｖ溝４ａ間の山部はその頂部が平坦面となっている。
Ｖ溝４ａには光ファイバ１２が１本ずつ配置され、整列部材２ａと光ファイバ１２の間は接着材料により固定される。
【００４４】
以下は、このＶ溝構造物品を光通信用アレー型多心光コネクタの整列部材２ａとして使用し、複数の光ファイバ１２の先端を規則正しく配列して固定する方法を説明する。
（Ａ）整列部材２ａであるＶ溝構造物品には、シリコン基板の表面に互いに平行なＶ溝４ａが等しいピッチで配列されている。
【００４５】
（Ｂ）整列部材２ａはＶ溝４ａの長手方向と直交する端面を治具の段差に突き当て、位置決め用ファイバがダミーＶ溝（Ｖ溝４ａの配列の両側に1本ずつ形成されている。）に位置するように位置決めする。これにより、治具に対してＶ溝４ａが位置決めされる。
次に、光ファイバ１２を予め1列に並べてテープ状に固定したテープファイバを整列部材のＶ溝に配置する。
【００４６】
（Ｃ）テープファイバは治具に対するガイド部材を用いて整列部材２ａのＶ溝４ａに配置し、各光ファイバ１２がＶ溝４ａに配置された状態でガイド部材によってテープファイバを固定する。
その状態でＶ溝４ａと光ファイバ１２を固着するために（接着材料の作成１）で作成した接着材料を使用した。この接着材料３０を図４に示すように塗布する。塗布は、ディスペンサーで行なう。塗布後、暫くすると表面張力と重力で図４のように溝４ａに接着材料３０が進行して隙間を埋めるようになる。このとき接着材料３０に含有されているボールビーズは、接着剤と共にＶ溝４ａと光ファイバ１２の隙間から表面張力と重力でＶ溝４ａの谷部２０まで進行し分散する。勿論接着剤とボールビーズは、Ｖ溝４ａ上部の山部の平坦部分や光ファイバ１２の曲面上にも表面張力で接着剤に分散して一様に濡れている。
【００４７】
次に、整列部材２ａの上部にテープファイバ上方から光ファイバ押さえ部材１４ａを押し当てて固定し、接着材料３０を露光して硬化させる。このとき、ボールビーズは光ファイバ１２と同様に透明体で構成されているので露光光を遮ることがない。
接着材料の硬化後、整列部材２ａの端面でカッターによりテープファイバを切断する。これにより、整列部材２ａへの光ファイバ１２の固定が完了し光ファイバアレイが得られる。
【００４８】
このようにして得た光ファイバアレーを使用し、ＰＣＴ試験を実施したところ、従来製品（（接着材料の作成１）で使用した接着剤ＮＴＴ−ＡＴ（株）社製ＡＴ７１９５Ｍ（商品名）（粘度：７７０ｃｐ、エポキシ系）を使用したもので、ボールビーズを含有していない。）と比較して剥離が生じなくなり、耐環境性が大幅に改善した。特に、Ｖ溝下部（谷部）２０における剥離が全く観察されなかった。Ｖ溝間の山部平坦部での剥離性も改善した。これは、直径２μｍのボールビーズを添加したことによりＶ溝谷部２０での接着材料の熱変化量を少なくすることができ、収縮が緩和されたためである。また、接着材料にかかる歪を緩和できたためである。
【００４９】
【実施例２】
実施例２では、実施例１と同様の構成、工程で整列部材として市販のシリコン製Ｖ溝構造物品を用意して実施した。
実施例１と異なるのは、Ｖ溝と光ファイバを固着するために、接着材料として（接着材料の作成２）で作成した接着材料を使用した。この接着材料を図４に示すように塗布する。実施例1と比較して、接着材料の粘度が高いので放置時間を長めに設定したが、基本的には実施例１と同様に進めた。
【００５０】
得られた光ファイバアレーに対してＰＣＴ試験を実施したところ、従来製品（（接着材料の作成２）で使用した接着剤・協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２（商品名）（粘度：１８００ｃｐ、エポキシ系）を使用したもので、ボールビーズを含有していない。）と比較して剥離が生じなくなり、耐環境性が大幅に改善した。
【００５１】
実施例１の光ファイバアレーと比較して、特に、Ｖ溝間の山部平坦部での剥離性が改善され、剥離が全く観察されなかった。これは、直径４μｍのボールビーズを添加したことにより実施例1よりも更にＶ溝谷部の接着材料の熱変化量を少なくすることができ、収縮が緩和されたためであり、また、接着材料にかかる歪を緩和できたためであると考えられる。
【００５２】
【実施例３】
実施例３では、実施例２と同様の構成、工程であるが、図３に示されるように、整列部材２ｂとして断面がＵ字形のＵ溝４ｂをもつＵ溝構造物品を使用し、光ファイバ押さえ部材１４ｂとしてＵ溝４ｂに対向して凹部５ｂをもつものを使用した。また、接着材料として（接着材料の作成３）で作成した接着材料を使用した。この接着材料は実施例２で使用した（接着材料の作成２）による接着材料とは、添加物のボールビーズの直径とボールビーズの表面状態が異なる。
【００５３】
この実施例により得られる光ファイバアレーでは、整列部材２ｂのＵ溝４ｂの谷部の深さＤ２は約４０μｍ、光ファイバ押さえ部材１４ｂの凹部５ｂの深さＨは約５０μｍである。それらのＵ溝４ｂと凹部５ｂには接着材料が充填されて硬化される。
接着材料により整列部材２ｂ、光ファイバ１２及び光ファイバ押さえ部材１４ｂを一体化して光ファイバアレーとする方法は実施例２と同じである。
【００５４】
得られた光ファイバアレーに対してＰＣＴ試験を実施したところ、従来製品（（接着材料の作成３）で使用した接着剤・協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２（商品名）（粘度：１８００ｃｐ、エポキシ系）を使用したもので、ボールビーズを含有していない。）と比較して剥離が生じなくなり、耐環境性が大幅に改善した。
【００５５】
また、Ｕ字溝をもつ整列部材２ｂではＶ溝のようにＶ字形の谷部が存在しないので、谷部での剥離は全く発生せず、また光ファイバ押さえ部材１４ｂの凹部５ｂでの剥離も全く観察されなかった。これは、直径１０μｍのボールビーズを添加したことにより実施例1、２よりも更にＵ溝平坦部の接着材料の熱変化量を少なくすることができ、収縮が緩和されたためであり、また、接着材料にかかる歪をより緩和できたためであると考えられる。更に、接着剤の接触面積を増大させることで接着強度の向上を計ることが可能となり、ＰＣＴ試験の耐環境性が向上した。
【００５６】
【実施例４】
実施例４では、実施例３と同様の構成、工程で整列部材２ｂとして断面がＵ字形のＵ溝４ｂをもつＵ溝構造物品を使用した。
実施例３と異なるのは、接着材料として、（接着材料の作成３）で作成した接着材料に、さらに、（接着材料の作成３）と同じ方法で製作した以下のボールビーズを追加した。そのボールビーズは、形状の均一性（精度）と直径（のバラツキ）で分級して、４±０.２μｍ（形状誤差：５％以下）の規格を満足するボールビーズである。そのため、この実施例で使用した接着材料は、２種類の直径を有するボールビーズを含有した接着材料である。
接着材料により整列部材２ｂ、光ファイバ１２及び光ファイバ押さえ部材１４ｂを一体化して光ファイバアレーとする方法は実施例３と同じである。
【００５７】
得られた光ファイバアレーに対してＰＣＴ試験を実施したところ、従来製品（（接着材料の作成３）で使用した接着剤・協立化学産業（株）社製ＸＯＣ−０３Ｈ２（商品名）（粘度：１８００ｃｐ、エポキシ系）を使用したもので、ボールビーズを含有していない。）と比較して剥離が生じなくなり、耐環境性が大幅に改善した。
【００５８】
実施例３と同様に整列部材２ｂのＵ字溝部４ｂ及び光ファイバ押さえ部材１４ｂの凹部５ｂでの剥離は全く観察されず、実施例３の光ファイバアレーよりも接着強度の向上を計ることができ、ＰＣＴ試験の耐環境性が向上した。これは、直径１０μｍと直径４μｍの２種類のボールビーズを添加したことにより、実施例３よりも更にＵ溝平坦部の接着材料の熱変化量を少なくすることができ、収縮をより緩和することができ、接着剤にかかる歪をより緩和でき、接着剤の接触面積を増大させたことで接着強度をより向上させることができたためであると考えられる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の接着材料は、接着剤中に球形の微小添加物、例えば接合しようとする物品の太さ又は支持部材間の間隔より小さい大きさをもつ球形添加物を含有している接着材料であるので、この接着材料を使用して接合し一体化した構造物は、耐環境性にすぐれたものとなる。
本発明の光学部品は構成部材間を接合させて一体的に固着する接着材料として、接着剤中に球形の微小添加物を含有してものを使用した。また、本発明の光ファイバアレーは、整列部材、光ファイバ及び光ファイバ押さえ部材を接合させて一体的に固着する接着材料として、接着剤中に光ファイバの直径より小さい大きさをもつ球形の添加物を含有したものを使用した。その結果、本発明の光学部品及びその具体的な一例としての光ファイバアレーでは、接着材料中に占める接着剤の割合が少なくなって温度変化に対する接着材料の膨張収縮量が少なくなり、経時変化に対する耐久性がよくなって、光学部品及び光ファイバアレーの耐環境性の向上を図ることができる。
本発明の製造方法は光学部品を製造するための方法であって、光学部品を構成する部材間に本発明の接着材料を充填し硬化させて、部材を一体化する方法である。本発明の製造方法を光ファイバアレイの製造方法に適用する場合には、整列部材、光ファイバ及び光ファイバ押さえ部材の３部材の隙間に本発明の接着材料を充填し硬化させてそれら３部材を一体化する。この製造方法により製造された光学部品は、経時変化に対する耐久性がよく、耐環境性の優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバアレイの一実施例を示す斜視図である。
【図２】一実施例の光ファイバアレイを示す断面図である。
【図３】他の実施例の光ファイバアレイを示す断面図である。
【図４】光ファイバアレイの製造方法の途中段階を示す断面図である。
【図５】従来の光ファイバアレイを示す断面図である。
【符号の説明】
２，２ａ，２ｂ 整列部材
４ 溝
４ａ Ｖ溝
４ｂ Ｕ溝
５，５ｂ 凹部
１２ 光ファイバ
１４，１４ａ，１４ｂ 光ファイバ押さえ部材
３０ 接着材料

Claims (13)

1. ２以上の部材が接着材料により接合されて一体的に固着された光学部品において、
   該光学部品は基板の表面に周期的な溝構造をもつ整列部材と、前記整列部材の各溝に配置された光ファイバと、前記光ファイバ上に配置された光ファイバ押さえ部材とが前記接着材料により接合されて一体的に固着された光ファイバアレーであり、
   前記接着材料は接着剤中に球形の微小添加物を含有したものであり、前記添加物は前記光ファイバの直径より小さい大きさをもち、その熱膨張係数が該光学部品を構成する部材の熱膨張係数の最も大きいものと最も小さいものとの間にあるものであることを特徴とする光学部品。
2. 前記添加物の大きさは前記光ファイバの直径の１/１０以下である請求項１に記載の光学部品。
3. 前記添加物は透明なガラス質材料又はセラミックス質材料からなる請求項１又は２に記載の光学部品。
4. 前記添加物は表面空孔多孔質ガラス材料からなる請求項３に記載の光学部品。
5. 前記添加物の表面に前記接着剤との接合強度を増すための処理が施されている請求項１から４のいずれかに記載の光学部品。
6. 請求項１から４のいずれかに記載の光学部品を使用した通信機構部品を使用した通信機器。
7. 光ファイバを支持部材間に挟み込み固着して一体化するための接着材料であって、
   接着剤中に前記光ファイバの太さ又は前記支持部材間の間隔より小さい大きさをもち透明なガラス質又はセラミックス質からなる球形添加物を含有しており、前記添加物はその熱膨張係数が前記物品と支持部材の熱膨張係数の最も大きいものと最も小さいものとの間にあるものであることを特徴とする接着材料。
8. 前記添加物の含有割合は、該接着材料に対する体積比で、５％から２０％の範囲内である請求項７に記載の接着材料。
9. 前記添加物の直径は１μｍから１０μｍの範囲内である請求項７又は８に記載の接着材料。
10. 前記接着剤はエポキシ系接着剤である請求項７から９のいずれかに記載の接着材料。
11. 前記添加物の表面にはカップリング処理が施されている請求項７から１０のいずれかに記載の接着材料。
12. 前記接着剤の粘度は７７０ｃｐから１８００ｃｐの範囲内である請求項７から１１のいずれかに記載の接着材料。
13. 基板の表面に周期的な溝構造をもつ整列部材の各溝に光ファイバを配置する工程と、
    前記光ファイバ上から請求項７から１２のいずれかに記載の接着材料を充填する工程と、
    前記光ファイバ上から光ファイバ押さえ部材を配置する工程と、
    前記接着材料を硬化させて、前記整列部材、光ファイバ及び光ファイバ押さえ部材の３部材を一体化する工程とを備えたことを特徴とする光ファイバアレーの製造方法。

Images