JP4429994B2

JP4429994B2 - 接続部材

Info

Publication number: JP4429994B2
Application number: JP2005273466A
Authority: JP
Inventors: 恭宏仲; 孝繁松; 慎平東藤; 義視小野; 孝幸安藤
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP2006119622A

Description

本発明は、型成形法によって製造された接続部材に関する。

型成形法によって製造される接続部材、たとえば光ファイバコネクタは、図９に示すように、一端面１１に複数個の微細孔１２が所定ピッチＰの間隔で一列に並んだ状態で配置され、且つその微細孔１２の両側にガイドピン挿入孔１３が形成され、前記一端面１１の反対側の面１４に各微細孔１２に連通した光ファイバ心線挿入孔１５を有している。

このような接続部材は、図１０に示すような成形金型２０によって製造される。
即ち、成形金型２０は、複数の微細孔成形ピン２１がその幅方向に配列され、更に,これら複数の微細孔成形ピン群２２の両サイドにそれぞれガイドピン孔成形ピン２３が配置され、これら微細孔成形ピン２１の一端がピンホルダ２４で保持され、更にピンホルダ２４の端部とガイドピン孔成形ピン２３の一端とを保持する成形ピンセット２５と、
前記微細孔成形ピン２１と同配列に配列され、前記微細孔成形ピン２１を挿入可能に形成された複数の微細孔成形ピン保持孔２６及びガイドピン孔成形ピン２３を挿入可能に形成されたガイドピン孔成形ピン保持孔２７を有する位置決め部材２８と、
この位置決め部材２８を一端に有し、他端に成形ピンセット挿入孔２９を持つ下側金型３０と、この下側金型３０の上に被せられ成形ピンセット２５を内部に包囲する上側金型３１とから構成される。

接続部材１０を製造するには、微細孔成形ピン２１の先端２１'及びガイドピン孔成形ピン２３の先端２３'をそれぞれが微細孔成形ピン保持孔２６及びガイドピン孔成形ピン保持孔２７に挿入して、上側金型３１、下側金型３０、位置決め部材２８、及び成形ピンセット２５で囲まれる内部空間内に図示しない樹脂射出口から樹脂組成物を射出して樹脂組成物を固めることにより製造される。

これに用いられる樹脂組成物は、樹脂とその樹脂中に混練されたフィラーとで構成されるが、従来、このフィラーの大きさは、微細孔成形ピン２１間を樹脂組成物が通過しやすいようにフィラーの大きさを、微細孔成形ピン２１間の間隔よりも小さくなるように選定されていた。（例えば特許文献１）

このような光ファイバコネクタは、光ケーブルの接続に用いられ、外形１２５μｍのガラス性の光ファイバを２５０μｍピッチで並べるのが標準的である。
近年、ＣＰＵ基板間の光接続、いわゆるインターコネクション技術が出現し、この場合は、高集約が課題であり、たとえば１２５μｍピッチが提案されている。これに対応するため、接続コネクタのピッチも従来より小さくする必要がある。

一般に、フィラーの粒子径の小さな樹脂組成物を用いると、転写率が高く、表面粗さの細かい成形体が構成される。（平成１６年度塑性加工春季講演会講演論文集Ｐ１４５「精密微細金型を用いた転写性評価技術の開発」）
図１１及び図１２はそれぞれ樹脂中のフィラー粒子径の分布を示したもので、図１１に示すものは、粒子径３０μｍφのフィラーを最大頻度で持ち、フィラーの最大粒子径Ｄmaxが１００μｍφまで分布している樹脂組成物Ａを示したものである。また図１２に示すものは、粒子径３０μｍφのフィラーを最大頻度で持ち、フィラーの最大粒子径Ｄmaxが６０μｍφに分布している樹脂組成物Ｂを示したものである。図１３はこれらの樹脂組成物により成形された成形体の転写率を示したもので、図１４はこれらの樹脂組成物により成形された成形体の表面粗さを示したものである。図１３及び図１４から明らかなように、フィラー粒子径の小さな樹脂組成物Ｂで成形された成形体は、樹脂組成物Ａで成形された成形体よりも転写率及び表面粗さが良好に形成される。
これにより、特許文献１に記載された接続部材は転写率及び表面粗さが良好なものになることが期待される
特開２００４−８６０８９号公報

しかしながら、前記の従来の接続部材は以下のような課題があった。
一般に、接続部材の小型化及び多芯高密度集積化を図るためには、微細孔間のピッチＰを従来よりも小さくする必要がある。さらに接続ロスの低減のためには、接続部材の接続端面（前記一端面１１に相当）の製作精度を高く製造する必要である。
即ち前記特許文献１の発明では、微細孔成形ピン２１の間隔が35μmである場合、フィラーの直径が30μm以下となるようにして、全てのフィラーが微細孔成形ピン２１間を通過できるようにしていた。このような樹脂組成物で製造された接続部材は、樹脂中に微細なフィラーが均一に配置されることになる。この結果、微細孔１２間の樹脂の硬度と微細孔群１２'の周囲の硬度とが同じくなり、外部からの応力により微細孔１２の形状が変形し、微細孔１２を高精度に維持させることができなかった。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、接続部材の微細孔間にはフィラー粒径の小さなものを配置し、微細孔群の周囲にはフィラー粒径の大きなものを配置し、微細孔群の周囲の硬度を高めることにより高精度に製造された微細孔を持つ接続部材を提供するものである。
具体的には、以下に記載のような構成とする。
成形金型内に樹脂組成物を充填・固化させることにより、一端面にａμｍφ以下の複数個の微細孔がピッチＰの間隔で一列に並んだ状態で配置され、且つその微細孔の両側にガイドピン挿入孔が形成された接続部材であって、前記樹脂組成物は樹脂とその樹脂中に混練されたフィラーとで構成され、更に微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）が以下の式を満足するように構成されたことを特徴とする接続部材。
Ｄｍ＜(Ｐ−ａ)＜Ｄmax
但し、Ｄmaxはフィラー粒子径の最大値、Ｄｍ＝フィラー粒子径の最大頻度値

本発明は、上記のように、微細孔間の間隔よりも大きなフィラーを樹脂中に所定量混合させることにより、成形時のフィラー粒子の流動において、ピン間隔を通過するものと、通過しないものとを構成する。
この結果、フィラーの密度が微細孔群の周囲で大きくなり、この結果、微細孔群の周囲の機械的な強度が向上し、微細孔間では粒度が小さく表面粗さが小さいので、製作精度が向上する。
フィラーの粒度については、最大値をそろえる必要が無いので、低コスト化が可能である。
フィラーの粒子径最頻径が、微細孔の間隔以下であれば微細孔間にフィラーの混入された樹脂が侵入できるので、粒子最大径に左右されずに、従来よりも微細孔のピッチの短い成形体を提供することができる。

本発明は以下の各種実施形態を採用することができる。
微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）が以下の式を満足するように構成されたことを特徴とする。
Ｄｍ＜(Ｐ−ａ) ≦Ｄｃ
但し、Ｄｃ＝フィラー粒径の大きい方から数えて、粒子数が全粒子の２０％となる値

成形金型内に樹脂組成物を充填・固化させることにより、一端面に複数個の微細孔がピッチＰの間隔で一列に並んだ状態で１段又は複数段に配置され、且つその微細孔の両側にそれぞれガイドピン挿入孔が形成された接続部材であって、微細孔の径ａφ、微細孔の段間隔ｈ（１段の場合はｈ＝０とする）、ガイドピン挿入孔の径ｂφ、微細孔のピッチＰ、ガイドピン挿入孔と最近接微細孔との間隔ｘ、ガイドピン挿入孔と最近微細孔との前記一列方向での中心間隔Ｌ１が以下の式を満足するように構成されたことを特徴とする。
１＜（ｘ／（Ｐ−ａ））＜10 、かつＤｍ＜ｘ
但し、ｘ＝（Ｌ1²+（ｈ/2）²）^0.5-ａ/２-ｂ/２

下記式を満足することを特徴とする。
0.5＜（（ｘ／（Ｐ−ａ））／（ｂ／ａ））＜2

下記式を満足することを特徴とする。
ｘ／ｘ0＝0.3〜3
但し、ｘ0は接続部材側面からガイドピン挿入孔までの間隔

接続部材の微細孔内に光ファイバが配置されたことを特徴とする。

接続部材の微細孔内に中空チューブが配置されたことを特徴とする

図１は本発明の実施例を図示したもので、接続部材１０の縦寸法Ｈ、横寸法Ｗ、奥行Ｄ、微細孔１２間のピッチＰ、微細孔１２間の間隔（Ｐ−ａ）、微細孔１２の段間ピッチｈ、ガイド孔１３の径ｂφ、ガイド孔１３のピッチＬが以下のように構成されている。
Ｈ：１２００μｍ、Ｗ：３４００μｍ、Ｄ：４０００μｍ、Ｐ：１２５μｍ、ａ：８０μｍ、Ｐ−ａ：４５μｍ、h：２５０μｍ、Ｌ：≦２６００μｍ、ｂ：４００μｍφ

ここで用いられる樹脂組成物を構成する樹脂に含まれるフィラーの粒子は、図２に示すように、樹脂組成物に含まれる最大頻度で含まれるフィラーの最頻径Ｄｍが３５μｍ付近にあり、微細孔１２間の間隔（Ｐ−ａ）よりも小さな値となっている。更に、フィラーの最大径Ｄmaxは１００μｍφにあるものが用いられている。また、本実施例における樹脂組成物は、微細孔１２間の間隔（Ｐ−ａ）とフィラーの最大径Ｄmaxとの間に含まれるフィラーが樹脂組成物全体に含まれるフィラーの数の２０％程度となるように配合されている。

このため、図３に示すように、微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）よりも小さなフィラーで構成された樹脂組成物のみが微細孔成形ピン２１間に侵入して配置され、微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）よりも大きなフィラーで構成された樹脂組成物は微細孔成形ピン群２１'の周囲に配置される。この結果、フィラーの密度が微細孔間と微細孔群の周囲とで大きくなって微細孔群の周囲の機械的強度が向上する。また、微細孔間では粒度の小さな樹脂組成物が配置されるため表面粗さが小さな製作精度のすぐれたものとなる。
本構成により、成形性を良好にして、ファイバコネクタ小型化、多芯高密度集積化を図ることができる。

図４は本発明の他の実施例で用いられる樹脂組成物のフィラーの粒度分布図である。フィラー粒度分布が複数の山になり、ちょうど山すその分離境界がＰ−ａ付近とし、P−aとフィラー最大径Ｄｍａｘとの間に含まれるフィラーが、全体に含まれるフィラー数の２０％になるように調合されている。これにより構成された接続部材は、機械的な強度を保ち、微細孔の精度が特に良くなり、最良で０．３μmの精度を達成することができる。

図５は本発明の更に他の実施例を示したもので、微細孔１２間の間隔（Ｐ−ａ）に対するガイド孔１３に最接近の微細孔１２'とガイド孔１３との間隔ｘの値（ｘ／（Ｐ-ａ））が１０以下となるように構成された接続部材を示している。従来はこの値（ｘ／（Ｐ-ａ））が１０を超えており、通常、１２．９〜１５．２程度に選ばれていた。これでは接続部材の大きさを小型に製造できない。本実施例はこのように上記値（ｘ／（Ｐ-ａ））を１０以下に選定することにより小型の接続部材を構成することができた。

また、成形時の樹脂成形体の成形金型への充填過程において、図６に示すように、微細孔成形ピン２１間（長さ：Ｐ−ａ）及び微細孔成形ピン２１とガイド孔成形ピン２３との間（長さ：ｘ）を流れる樹脂成形体は、その両者間で流れの速度が異なると、微細孔成形ピン２１に回転モーメントを発生し、微細孔成形ピン２１に曲げを発生させ、微細孔の寸法精度を悪化させる。従って、両者の流れが均一であることが望ましい。

一般に、ガイド孔成形ピン２３の寸法ｂは微細孔成形ピン２１の寸法ａよりも大きいので、ガイド孔成形ピン２３で受ける抵抗が大きく、同じ初速度ではＰ−ａ側よりもｘ側を通る流路減速が大きい。そこでこのｘ／（Ｐ−ａ）の値をb/ａの０．５〜２．０倍程度に選ぶのが良い。

このような条件を満たす下記寸法で接続部材を製造してみた。
実施例Ａ
微細孔：１２心２段、Ｐ：１２５μｍ、ａ：８０μｍ、Ｌ1：６１０μｍ、h：２５０μｍ、ｂ：４００μｍφ、Ｐ−ａ：４５μｍ、ｘ：３８０μｍ、ｘ／（Ｐ−ａ）：８．４、ｂ／ａ：5、ｘ0：２００μｍ、ｘ／ｘ0：1.9
なお、その他の寸法である縦寸法Ｈ、横寸法Ｗ、奥行Ｄ、ガイド孔のピッチＬ（図１参照）は、それぞれＨ：１２００μｍ、Ｗ：３４００μｍ、Ｄ：４０００μｍ、Ｌ：２６００μｍとなっている。また上記実施例ではｘが（Ｌ1²+（ｈ/2）²）^0.5-ａ/２-ｂ/２の式によって導かれる。

実施例Ｂ
微細孔：６心２段、Ｐ：２５０μｍ、ａ：１２５μｍ、Ｌ1：６７５μｍ、h：２５０μｍ、ｂ：５００μｍφ、Ｐ−ａ：１２５μｍ、ｘ：４０７μｍ、ｘ／（Ｐ−ａ）：３．３、ｂ／ａ：４、ｘ0：１５０μｍ、ｘ／ｘ0：2.7
なお、その他の寸法である縦寸法Ｈ、横寸法Ｗ、奥行Ｄ、ガイド孔のピッチＬ（図１参照）は、それぞれＨ：１２００μｍ、Ｗ：３４００μｍ、Ｄ：４０００μｍ、Ｌ：２６００μｍとなっている。また上記実施例ではｘが（Ｌ1²+（ｈ/2）²）^0.5-ａ/２-ｂ/２の式によって導かれる。

この結果、成形体の部分収縮比が微細孔の左右近傍で大きく異ならないので、微細孔近傍の寸法精度を悪化させことがない。また、密度の偏りが小さいので、製品使用時に荷重がかった時の孔を偏らせるような変形を発生させることが無い。更に微細孔成形ピンの左右を流れる樹脂成形体の速度を近づけることができるので、微細孔成形ピンの曲げを発生せず、寸法精度の優れたものを構成することができる。これにより、何れの実施例においても、微細孔の作成精度を0.5μｍ以下に作成できた。

総合的な効果として、従来は、ｘ＝１９００μｍ、ｘ0＝５５０μｍ、ｘ／ｘ0＝３．４５、Ｌ＝４６００μｍ、Ｗ＝６４００μｍ、Ｄ＝８０００μｍ、Ｈ＝２５００μｍ等と寸法や間隔が広すぎて、寸法精度、使用時の対変形性に問題があった。これに対して、本実施例は、それぞれの間隔を最適にすることで、接続部材の寸精度および使用時の対変形性を優れたものに構成することができた。

Ｐ−ａとｘを本実施例のように適当な範囲に設定することで、微細孔の左右近傍において、フィラー充填密度を同等に構成できる。
従って、成形体の部分収縮比が微細孔の左右近傍で大きく異ならない、微細孔近傍の寸法精度を悪化させない、密度の偏りが小さいので製品使用時に荷重がかった時の孔を偏らせるような変形が発生しない、等の効果を得ることができる。

図７は本発明の更に他の実施例を示したもので、微細孔１２が８心のものを微細孔１２の配列方向に沿って切断した端面図を示すものである。本実施例の接続部材１０はその一端に８心の微細孔１２が形成され、微細孔１２の配置と反対側の他端に被覆層付き線状体配置部１５'が形成され、更に微細孔と被覆層付き線状体配置部１５'との間に空洞部１６が形成されている。更に各微細孔１２には、微細孔１２のピッチＰよりも太い光ファイバ心線４０から被覆層４１が除去された裸光ファイバ４２（線状体）が挿入され、その裸光ファイバ４２の端面４２'が微細孔１２の端面と同一面となるように配置され、被覆層付き線状体配置部１５'には８心の光ファイバ心線が微細孔の配列方向となるように並べられて光ファイバ心線４０の一部が配置され、更に、空洞部１６には被覆層４１が除去された裸光ファイバ４２が曲げられた状態で配置されている。

裸光ファイバ４２の曲げは最側部に配置されたものが最大となる。この最大の曲げは光伝送損失を増加させない最小曲げ半径よりも大きな値にしなければならない。
従って、図８に示すように、曲げ半径を以下の式中のＲで定義すると、空洞部の長さＬｆは下記式により求められた値以上に構成されている。
Ｌｆ≧２×（Ｒ ^２ -（Ｒ-Δ/2） ² ） ^0.5
Ｒ＝30/0.125×ａ1
ただし、ａ1＝裸光ファイバの外径、ａ2＝光ファイバ心線の外径、Δ＝（１/２）×（ｎ-１）×（ａ２-Ｐ）、ｎ＝一列に並んだ微細孔の数、Ｐ＝微細孔のピッチ
これにより、光伝送損失を増加させない接続部材を構成することができる。

上記実施例４は微細孔に配置される線状体として光ファイバを説明したが、本発明はナイロンチューブ、ガラスキャピラリチューブのような他の線状体であっても同様に適用することができる。この場合、チューブが接続部材の微細孔に隙間無く接するように挿入される構成となっているため、チューブが組み込まれた接続部材の接続端面同士を突合せで接続することにより、チューブ内を流れる流動体を漏れないようにシールすることができる。チューブ内の圧力が２Ｍｐａほどの高圧でも成形体が変形せず流動体が漏れないように、より軸精度、端面の平坦度が要求されるので、本発明が特に有効である。

(その他)
なお、上記本発明の実施例は、いずれも、複数の光ファイバの配列が２段に構成された場合を主に説明しているが、本発明は１段又は３段以上に構成された場合であっても同様に適用することができる。この場合であっても、微細孔群の周囲にはフィラー粒径の大きなものが配置されることから微細孔群の周囲が硬度の高められた構成になり、微細孔間にはフィラー粒径の小さなものが配置されることから微細孔が高精度に形成されたものとなる。

本発明の１実施例を示す一部透視斜視図。本発明の１実施例で用いられる樹脂組成物のフィラーの粒径分布図。本発明の１実施例における成形時の樹脂組成物の流れを示す説明図。本発明の他の実施例で用いられる樹脂組成物のフィラーの粒度分布図本発明の他の実施例における微細穴とガイド孔との関係を示す説明図。本発明の他の実施例における微細孔成形ピンとガイドピン孔成形ピンの関係を示す説明図。本発明の更に他の実施例を示す要部断面図。図７の要部説明図。一般的な接続部材を示す斜視図。一般的な成形金型を示す分解斜視図。樹脂Ａのフィラーの分布図。樹脂Ｂのフィラーの分布図。転写率を示す特性図。表面粗さを示す特性図。

符号の説明

１０接続部材
１１一端面
１２微細孔
１２' 微細孔群
１３ガイド孔
１４面
１５線状体配置部
１５' 光ファイバ心線挿入孔
１６空洞部
２０成形金型
２１微細孔成形ピン
２１' 先端
２２微細孔成形ピン群
２３ガイドピン孔成形ピン
２３先端
２４ピンホルダ
２５成形ピンセット
２６微細孔成形ピン保持孔
２７ガイドピン孔成形ピン保持孔
２８位置決め部材
２９成形ピンセット挿入孔
３０下側金型
３１上側金型
４０光ファイバ心線
４１被覆層
４２裸光ファイバ
４２' 端面

Claims

成形金型内に樹脂組成物を充填・固化させることにより、一端面に直径ａの複数個の微細孔がピッチＰの間隔で一列に並んだ状態で配置され、且つその微細孔の両側にガイドピン挿入孔が形成された接続部材であって、前記樹脂組成物は樹脂とその樹脂中に混練されたフィラーとで構成され、
前記フィラーは、前記微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）よりも小さい粒子径のフィラーと、前記微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）よりも大きい粒子径のフィラーとを含み、
前記フィラー粒子径の分布が以下の式を満足するように構成されていることを特徴とする接続部材。
Ｄｍ＜(Ｐ−ａ)＜Ｄmax
但し、Ｄmaxはフィラー粒子径の最大値、Ｄｍは最大頻度値におけるフィラー粒子径
前記微細孔間の間隔（Ｐ−ａ）が以下の式を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
Ｄｍ＜(Ｐ−ａ) ≦Ｄｃ
但し、Ｄｃはフィラー粒子径の大きい方から数えて、粒子数が全粒子の２０％となる値
前記微細孔は、ピッチＰの間隔で一列に並んだ状態で１段又は複数段に配置され、
前記微細孔の段間隔ｈ（１段の場合はｈ＝０とする）、前記ガイドピン挿入孔の直径ｂ、前記ガイドピン挿入孔と最近接微細孔との間隔ｘ、前記ガイドピン挿入孔と前記最近微細孔との前記一列方向での中心間隔Ｌ１が以下の式を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接続部材。
１＜（ｘ／（Ｐ−ａ））＜１０、かつＤｍ＜ｘ
但し、ｘ＝（Ｌ１²＋（ｈ/２）²）^0.5−ａ/２−ｂ/２
下記式を満足することを特徴とする請求項３に記載の接続部材。
０．５＜（（ｘ／（Ｐ−ａ））／（ｂ／ａ））＜２
下記式を満足することを特徴とする請求項４に記載の接続部材。
ｘ／ｘ0＝０.３〜３
但し、ｘ0は接続部材側面からガイドピン挿入孔までの間隔
請求項１乃至請求項５のいずれか１つの項に記載の接続部材の微細孔内に光ファイバが配置されていることを特徴とする接続部材。
請求項１乃至請求項５のいずれか１つの項に記載の接続部材の微細孔内に中空チューブが配置されていることを特徴とする接続部材。