JP5330149B2 - 光電気複合型コネクタ及び電気複合型コネクタの製造方法 - Google Patents

光電気複合型コネクタ及び電気複合型コネクタの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光電気複合型コネクタ及び電気複合型コネクタの製造方法に関する。
信号伝送において、通信の高速化、耐ノイズ性向上、通信機器の軽量化等の観点より、光信号を用いた光通信方式がある。光信号は光ファイバー等を介して伝達され、光ファイバーと光信号を受送信する機器とを接続するために光コネクタが用いられる。一方、このような光コネクタによる接続を行う際に、同時に、電気配線の接続が要求される場合がある。例えば、電源を有していない光信号を受送信する機器に電力を供給する場合や、低速の電気信号による通信を行う場合が挙げられる。
この場合、光通信の接続コネクタと電気配線の接続コネクタとの二種類のコネクタを用いて接続することも可能であるが、二種類のコネクタを用いることにより高コストとなり、また、同時に接続することが困難であることから、接続が煩雑になるといった問題点を有している。
このため、光信号を受送信する機器と光ファイバーとを接続するコネクタと、電気配線とを接続するコネクタとを一体化させた構成のものが開示されている。
特開２００１−２８３９６７号公報 特許第４０８２４４０号公報
しかしながら、光信号を受送信する機器と光ファイバーとを接続するコネクタと、電気配線とを接続するコネクタとを一体化させた場合に、光通信における位置合せ精度と電気配線の位置合せ精度とは大きく異なり、また、部品点数も多くなる。このため、低いコストで光通信と電気配線とを同時に接続することが可能な光電気複合型コネクタを得ることが困難であった。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、低コストで光信号と電気信号または電気配線の接続をすることのできる光電気複合型コネクタを提供することを目的とするものである。
本発明は、電気信号と光信号との接続を行うための雄コネクタと雌コネクタからなる光電気複合型コネクタにおいて、前記雄コネクタには、前記雌コネクタと接続される側の光ファイバーの端部にフェルールと、電極端子とを有し、前記雌コネクタには、光信号と伝達するコアと、前記コアを包み込むクラッドと、前記クラッドの外壁に設けられた電気配線と、前記雄コネクタと接続される側の前記クラッドの端部に設けられた前記フェルールと嵌合するスリーブと、前記スリーブ内に設けられたレンズとを有し、前記フェルールと前記スリーブとが嵌合することにより、前記雄コネクタの電極端子と前記雌コネクタの電気配線とが電気的に接続され、前記雄コネクタにおける光ファイバーと前記雌コネクタにおけるコアとが前記レンズを介し光学的に接続されることを特徴とする。
また、本発明は、前記雌コネクタにおける前記クラッドと、前記スリーブと、前記レンズは同一の樹脂材料により形成されているものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記雄コネクタには前記雌コネクタと接続される側に開口を有する一方の筒状部を有し、前記一方の筒状部の開口内には前記電極端子及び前記フェルールが配置されており、前記雌コネクタには前記雄コネクタと接続される側に開口を有する他方の筒状部を有し、前記他方の筒状部の開口内には前記電気配線、前記レンズ及び前記スリーブが配置されており、前記一方の筒状部が他方の筒状部内に挿入、または、前記他方の筒状部が一方の筒状部内に挿入することにより、前記フェルールと前記スリーブとが嵌合するものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記雌コネクタにおける前記コアと前記クラッドからなる光導波路と、前記電気配線は、前記光通信を行うための光通信機器に直接接続されていることを特徴とする。
また、本発明は、電気信号と光信号との接続を行うための光電気複合型コネクタの製造方法において、金型内に電気配線を設置し、溝を有するアンダークラッドを射出成型することにより形成するアンダークラッド形成工程と、前記溝内にコア材料を塗布するコア材料塗布工程と、前記コア材を覆うようにオーバークラッドを張付ける張付け工程と、前記コア材を硬化する工程と、を有し、前記アンダークラッド形成工程において、前記光信号の接続を行うためのレンズ及び、接合のためのスリーブを同一の樹脂材料により形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記電気配線はプレスにより成形されたものに金メッキを施したものであることを特徴とする。
また、本発明は、電気信号と光信号との接続を行うための光電気複合型コネクタの製造方法において、溝を有するアンダークラッドを射出成型により形成する射出形成工程と、前記アンダークラッドの外壁に電気配線を形成する電気配線形成工程と、前記溝内にコア材料を塗布するコア材料塗布工程と、前記コア材を覆うようにオーバークラッドを張付ける張付け工程と、前記コア材を硬化する硬化工程と、を有し、前記アンダークラッド形成工程において、前記光信号の接続を行うためのレンズ及び、接合のためのスリーブを同一の樹脂材料により形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記電気配線形成工程はメッキにより行われることを特徴とする。
本発明によれば、低コストで光信号と電気信号または電気配線の接続をすることのできる光電気複合型コネクタを提供することができる。
第１の実施の形態における雄型コネクタの構造図 第１の実施の形態における雌型コネクタの構造図 第１の実施の形態における雌型コネクタの要部断面図 第１の実施の形態におけるコネクタの接合の説明図 第１の実施の形態におけるコネクタの製造方法のフローチャート 第２の実施の形態におけるコネクタの製造方法のフローチャート
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
〔第１の実施の形態〕
（光電気複合型コネクタの構造）
第１の実施の形態について説明する。本実施の形態における光電気複合型コネクタは、雄型コネクタと雌型コネクタにより構成されている。
図１に基づき本実施の形態における雄型コネクタ１０について説明する。この雄型コネクタ１０には、光ファイバーと電気電線とを有する複合ケーブル１１が接続されている。複合ケーブル１１における光ファイバー１２の端部にフェルール１３が形成されており、また、複合ケーブル１１における電気電線は、ハウジング１４内において電極端子１５と接続されている。
また、複合ケーブル１１は雄型コネクタ１０のハウジング１４において接続されており、複合ケーブル１１と接続される側の反対側には、ハウジング１４は内部がくり抜かれた筒状部１６を有している。筒状部１６における内部の中心部には端部にフェルール１３が形成された光ファイバー１２が配置されており、また、ハウジング１４の筒状部１６の内壁に沿うように電極端子１５が配置されている。電極端子１５はバネ性を有する金属材料により形成されており、接点となる接触部分１７が、への字状に屈曲して形成されている。尚、筒状部１６を含むハウジング１４及びフェルール１３は、樹脂材料により形成されている。
次に、図２及び図３に基づき本実施の形態に雌型コネクタ２０について説明する。尚、図３は、図２における破線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面図である。この雌型コネクタ２０は、光信号を変換する電気／光変換モジュール等の光通信機器３０と光導波路により接続されている。この光導波路は、アンダークラッド２１と、アンダークラッド２１の溝２１ａ内に配置されたコア２２と、オーバークラッド２３により構成されている。この光導波路は、コア２２内において光信号が伝達されるものであり、コア２２を構成する材料の屈折率は、アンダークラッド２１を構成する材料の屈折率及びオーバークラッド２３を構成する材料の屈折率よりも高い材料により構成されている。この光導波路においてアンダークラッド２１の露出している壁面には、電気信号または電力を供給するための電気配線２４が設けられている。尚、この光導波路は、上述のとおり、光通信を行うための光通信機器３０に直接接続されており、更には、光通信機器３０における光導波路となるものであってもよい。
また、この光導波路は雌コネクタ２０のハウジング２５と接続されており、光導波路の端部には、中央部分にレンズ２６が形成されており、レンズ２６の周囲を囲むようにスリーブ２７が形成されている。尚、アンダークラッド２１、レンズ２６及びスリーブ２７は同一の樹脂材料により形成されており、後述するように射出成型等により一体化した状態で形成される。ハウジング２５は内部がくり抜かれた筒状部２８を有しており、筒状部２８の中心部には端部にレンズ２６及びスリーブ２７を有する光導波路が配置されている。また、アンダークラッド２１の壁面に形成さている電気配線２４は、筒状部２８の内部において露出している。尚、筒状部２８を含むハウジング２５は樹脂材料により形成されており、オーバークラッド２３はフィルム状の樹脂材料により形成されており、コア２２も樹脂材料により形成されている。
図４に、本実施の形態における雄型コネクタ１０と雌型コネクタ２０とが接続された状態を示す。
本実施の形態における雄型コネクタ１０と雌型コネクタ２０とは、雄型コネクタ１０における筒状部１６が雌コネクタ２０における筒状部２８内に入り込むように接続される。即ち、雄型コネクタ１０における筒状部１６の外側壁面が、雌コネクタ２０における筒状部２８の内側壁面に接して嵌合される。
この際、雄コネクタ１０におけるフェルール１３が、雌コネクタ２０におけるスリーブ２７内に入り込むように嵌合される。これにより、光ファイバー１１の光信号が、雌コネクタ２０におけるレンズ２６を介し、光導波路におけるコア２２に伝達される。
このため、雄コネクタ１０におけるフェルール１３の形状及び、雌コネクタ２０におけるスリーブ２７の形状は、光ファイバー１１の光信号が、できるだけ光損失が少なく光導波路におけるコア２２に伝達されるように形成されている。
このように形成することにより、雄コネクタ１０における光ファイバー１１からの光信号は、雌コネクタ２０におけるレンズ２６を介し、光導波路におけるコア２２に伝達することができ、また、光導波路におけるコア２２からの光信号は、雌コネクタ２０におけるレンズ２６を介し、雄コネクタ１０における光ファイバー１１に伝達することができる。
また、雄型コネクタ１０における筒状部１６が雌コネクタ２０における筒状部２８内に入り込むように接続させた際に、雌コネクタ２０のアンダークラッド２１の壁面に設けられた電気配線２４と、雄コネクタ１０の電極端子１５の接触部分１７とが接触し、電気的に接続される。
これにより、雌コネクタ２０における電気配線２４と複合ケーブル１１の電気電線とが電気的に接続される。従って、複合ケーブル１１の電気電線における電気信号を雌コネクタ２０における電気配線２４に伝達することができ、また、複合ケーブル１１の電気電線における電力を雌コネクタ２０における電気配線２４に供給することができる。
以上のように、本実施の形態におけるコネクタでは、光信号と電気信号または電力供給とを同時に接合することができる。
本実施の形態におけるコネクタは、光接合部分を含むコネクタ全体が樹脂材料で形成されているため、極めて低コストで光電気複合コネクタを製造することができる。
（光電気複合型コネクタの製造方法）
次に、本実施の形態における光電気複合型コネクタの製造方法について説明する。
図５は、本実施の形態における光電気複合型コネクタの雌型コネクタの製造方法のフローチャートである。
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、電気配線２４を作製する。具体的には、導電性を有する金属材料、例えば、リン青銅をプレス加工し、この後、金メッキを行うことにより、電気配線２４となる電極を作製する。
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、アンダークラッド２１を形成する。具体的には、ステップ１０２において作製した電気配線２４をアンダークラッド２１の成型のための金型に設置し、樹脂を注入してアンダークラッド２１を射出成型により形成する。これにより、電気配線２４を有するアンダークラッド２１を形成することができる。尚、本実施の形態では、アンダークラッド２１は、オレフィン系炭化水素により形成されており、屈折率は、１．５１である。また、アンダークラッド２１を形成する際に、同時にレンズ２６及びスリーブ２７も同時に射出成型により形成される。
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、コア材料の塗布を行う。具体的には、アンダークラッド２１を射出成型する際に形成された溝２１ａ内にコア２２を形成するためのコア材料を塗布する。塗布されるコア材料は紫外線硬化樹脂、または熱硬化樹脂等である。尚、コア材料は、エポキシ樹脂により形成さており、屈折率は１．５６である。これにより、コア２２を構成する材料は、アンダークラッド２１及びオーバークラッド２３を構成する材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料であるため、コア２２内に入射した光はコア２２内を通過する。また、溝２１ａは、断面の一辺が３５μｍ〜５０μｍの角形状に形成されている。
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、オーバークラッド２３の張付けを行う。張付けられるオーバークラッド２３はフィルム状のものであり、溝２１ａ内に塗布されたコア材料を覆うように張付けられる。尚、本実施の形態では、オーバークラッド２３は、オレフィン系炭化水素により形成されており、屈折率は、１．５１である。
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、コア材料を硬化させる。具体的には、コア材料が紫外線硬化樹脂により構成される場合には紫外線を照射することにより硬化させ、コア材料が熱硬化樹脂により構成される場合には加熱することにより硬化させる。
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、ハウジング成型を行う。
これにより、本実施の形態における光電気複合型コネクタにおける雌コネクタ２０が形成される。
本実施の形態における雌コネクタ２０では、光通信に用いられるレンズ２６及び雄コネクタ１０との接合の際に用いられるスリーブ２７もアンダークラッド２１における射出成型と同時に形成することができるため、低コストで光電気複合型コネクタを製造することが可能である。また、光電気複合型コネクタを構成する部品点数を減らすことができ、部品コスト及び光電気複合型コネクタの製造時間等を短縮することができ光電気複合型コネクタを製造することができる。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における光電気複合型コネクタの製造方法であり、第１の実施の形態とは異なる光電気複合型コネクタの製造方法である。
図６は、本実施の形態における光電気複合型コネクタの雌型コネクタの製造方法のフローチャートである。
最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）において、アンダークラッド２１を形成する。具体的には、アンダークラッド２１を射出成型により形成する。この際、アンダークラッド２１が射出成型により形成されると同時に、レンズ２６及びスリーブ２７も形成される。尚、本実施の形態では、アンダークラッド２１は、オレフィン系炭化水素により形成されており、屈折率は、１．５１である。
次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）において、アンダークラッド２１の壁面に電気配線２４を形成する。この電気配線２４は無電解メッキ等により形成されるものであり、所望の領域において銅をメッキした後、金メッキが施される。
次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）において、コア材料の塗布を行う。具体的には、アンダークラッド２１を射出成型する際に形成された溝２１ａ内にコア２２を形成するためのコア材料を塗布する。塗布されるコア材料は紫外線硬化樹脂、または熱硬化樹脂等である。尚、コア材料は、アンダークラッド２１及びオーバークラッド２３を構成する材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料である。また、コア材料は、エポキシ樹脂により形成さており、屈折率は１．５６である。これにより、コア２２を構成する材料は、アンダークラッド２１及びオーバークラッド２３を構成する材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料であるため、コア２２内に入射した光はコア２２内を通過する。また、溝２１ａは、断面の一辺が３５μｍ〜５０μｍの角形状に形成されている。
次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）において、オーバークラッド２３の張付けを行う。張付けられるオーバークラッド２３はフィルム状のものであり、溝２１ａ内に塗布されたコア材料を覆うように張付けられる。尚、本実施の形態では、オーバークラッド２３は、オレフィン系炭化水素により形成されており、屈折率は、１．５１である。
次に、ステップ２１０（Ｓ２１０）において、コア材料を硬化させる。具体的には、コア材料が紫外線硬化樹脂により構成される場合には紫外線を照射することにより硬化させ、コア材料が熱硬化樹脂により構成される場合には加熱することにより硬化させる。
次に、ステップ２１２（Ｓ２１２）において、ハウジング成型を行う。
これにより、本実施の形態における光電気複合型コネクタにおける雌コネクタ２０が形成される。
本実施の形態における雌コネクタ２０では、光通信に用いられるレンズ２６及び雄コネクタ１０との接合の際に用いられるスリーブ２７もアンダークラッド２１における射出成型と同時に形成することができるため、低コストでコネクタを製造することが可能である。また、光電気複合型コネクタを構成する部品点数を減らすことができ、部品コスト及び光電気複合型コネクタの製造時間等を短縮することができ光電気複合型コネクタを製造することができる。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
１０ 雄型コネクタ
１１ 複合ケーブル
１２ 光ファイバー
１３ フェルール
１４ ハウジング
１５ 電極端子
１６ 筒状部
１７ 接触部分
２０ 雌型コネクタ
２１ アンダークラッド
２１ａ 溝
２２ コア
２３ オーバークラッド
２４ 電気配線
２５ ハウジング
２６ レンズ
２７ スリーブ
２８ 筒状部

Claims (8)

  1. 電気信号と光信号との接続を行うための雄コネクタと雌コネクタからなる光電気複合型コネクタにおいて、
    前記雄コネクタには、前記雌コネクタと接続される側の光ファイバーの端部にフェルールと、電極端子とを有し、
    前記雌コネクタには、光信号と伝達するコアと、前記コアを包み込むクラッドと、前記クラッドの外壁に設けられた電気配線と、前記雄コネクタと接続される側の前記クラッドの端部に設けられた前記フェルールと嵌合するスリーブと、前記スリーブ内に設けられたレンズとを有し、
    前記フェルールと前記スリーブとが嵌合することにより、前記雄コネクタの電極端子と前記雌コネクタの電気配線とが電気的に接続され、前記雄コネクタにおける光ファイバーと前記雌コネクタにおけるコアとが前記レンズを介し光学的に接続されることを特徴とする光電気複合型コネクタ。
  2. 前記雌コネクタにおける前記クラッドと、前記スリーブと、前記レンズは同一の樹脂材料により形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型コネクタ。
  3. 前記雄コネクタには前記雌コネクタと接続される側に開口を有する一方の筒状部を有し、前記一方の筒状部の開口内には前記電極端子及び前記フェルールが配置されており、
    前記雌コネクタには前記雄コネクタと接続される側に開口を有する他方の筒状部を有し、前記他方の筒状部の開口内には前記電気配線、前記レンズ及び前記スリーブが配置されており、
    前記一方の筒状部が他方の筒状部内に挿入、または、前記他方の筒状部が一方の筒状部内に挿入することにより、前記フェルールと前記スリーブとが嵌合するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気複合型コネクタ。
  4. 前記雌コネクタにおける前記コアと前記クラッドからなる光導波路と、前記電気配線は、前記光通信を行うための光通信機器に直接接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光電気複合型コネクタ。
  5. 電気信号と光信号との接続を行うための光電気複合型コネクタの製造方法において、
    金型内に電気配線を設置し、溝を有するアンダークラッドを射出成型することにより形成するアンダークラッド形成工程と、
    前記溝内にコア材料を塗布するコア材料塗布工程と、
    前記コア材を覆うようにオーバークラッドを張付ける張付け工程と、
    前記コア材を硬化する工程と、
    を有し、前記アンダークラッド形成工程において、前記光信号の接続を行うためのレンズ及び、接合のためのスリーブを同一の樹脂材料により形成することを特徴とする光電気複合型コネクタの製造方法。
  6. 前記電気配線はプレスにより成形されたものに金メッキを施したものであることを特徴とする請求項５に記載の光電気複合型コネクタの製造方法。
  7. 電気信号と光信号との接続を行うための光電気複合型コネクタの製造方法において、
    溝を有するアンダークラッドを射出成型により形成する射出形成工程と、
    前記アンダークラッドの外壁に電気配線を形成する電気配線形成工程と、
    前記溝内にコア材料を塗布するコア材料塗布工程と、
    前記コア材を覆うようにオーバークラッドを張付ける張付け工程と、
    前記コア材を硬化する硬化工程と、
    を有し、前記アンダークラッド形成工程において、前記光信号の接続を行うためのレンズ及び、接合のためのスリーブを同一の樹脂材料により形成することを特徴とする光電気複合型コネクタの製造方法。
  8. 前記電気配線形成工程はメッキにより行われることを特徴とする請求項７に記載の光電気複合型コネクタの製造方法。
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