JP6071277B2 - 光ファイバーケーブル接続構造 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバーケーブル接続構造に関する。
光ファイバーケーブルの接続構造として、光ファイバーが挿嵌される挿嵌孔と、保護ジャケット嵌合溝が形成された接続金具を使用して、光素子と光ファイバーケーブルとを接続した光ファイバーケーブル接続構造が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７−２３２８８８号公報
しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバーケーブル接続構造においては、光素子と光ファイバーケーブルとの位置合わせを、保護ジャケットを一部剥離した光ファイバーを挿嵌孔に挿嵌し、剥離により形成された保護ジャケット端面と接続金具の壁面（側板部）とを当接させて位置決めしているため、保護ジャケットが剥離された光ファイバーの破損が生じるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光ファイバーを破損することなく、簡易な構成で光ファイバーと光素子との位置合わせを可能とする光ファイバーケーブル接続構造を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバーケーブル接続構造は、ベース材と、前記ベース材上に形成された金属配線層と、レジストからなる絶縁層と、スルーホールと、を有する基板と、前記基板に、光信号を入力する受光部または光信号を出力する発光部が対向するように実装された光素子と、前記基板の前記光素子の実装面の裏面に実装され、基板側端面がジャケットで被覆された光ファイバーケーブルと、前記光ファイバーケーブル挿入用の挿嵌孔を有し、前記挿嵌孔に前記光ファイバーケーブルを挿入して保持するとともに、前記光素子から前記スルーホールを介して入出力される光の射出方向に対して前記光ファイバーケーブルを位置合わせするガイド位置決め部と、前記光ファイバーケーブル側の開口面積が前記光ファイバーケーブルの端面面積よりも大きく、前記光素子方向に段階的または連続的に開口面積が小さくなるように形成された開口部により前記光ファイバーケーブルの端面外周部を固定して、前記光素子と前記光ファイバーケーブルとを所定距離に位置決めする突き当て部と、を備え、前記突き当て部は、前記スルーホールの内周面であって、前記ベース材表面で前記光ファイバーケーブル端面のジャケットと当接することを特徴とする。
また、本発明に係る光ファイバーケーブル接続構造は、上記発明において、前記スルーホールは円錐台形状をなすことを特徴とする。
本発明によれば、光素子と、光ファイバーケーブルとを、スルーホールを有する基板を介して、簡易に位置合わせできるとともに、光ファイバー端部の破損を防止することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバーケーブル接続構造の断面図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバーケーブル接続構造の断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバーケーブル接続構造の断面図である。本発明の実施の形態１に係る光ファイバーケーブル接続構造１００は、光信号を伝送する光ファイバーケーブル１と、基板２と、光素子としての面発光レーザ３と、光ファイバーケーブル３を保持するガイド位置決め部４とを備える。
光ファイバーケーブル１は、光信号を伝送する光ファイバー５と、光ファイバー５を被覆するジャケット６とを有する。光ファイバー５は、コアおよびクラッドから構成されており、たとえば、コア径φ５０〜６０μｍ、クラッド外径φ９０〜１２５μｍのものが好適に使用される。ジャケット６は、ポリイミド、アクリル等の材質で形成され、ジャケット厚さは、薄いもので１０μｍ、厚いもので４００μｍ以上のものが使用される。
基板２は、ベース材７と、ベース材７上に形成された金属配線層８と、絶縁層９と、を有する。ベース材７は、板状をなし、たとえばポリイミド等で形成される。絶縁層９は、レジスト等により形成されている。基板２には、スルーホール１０が形成され、スルーホール１０を介して後述する面発光レーザ３から出力された光信号が、光ファイバーケーブル１に伝送される。
本実施の形態１において、スルーホール１０は、突き当て部２０としての機能を有する。スルーホール１０（突き当て部２０）は、光ファイバーケーブル１側の開口面積が、ジャケット６で被覆された光ファイバーケーブル１の端面面積よりも大きくなるように形成される。さらに、スルーホール１０（突き当て部２０）は、面発光レーザ３方向に段階的または連続的に開口面積が小さくなるように形成される。スルーホール１０（突き当て部２０）は、レーザ、またはテーパが形成されたドリルを用いて形成される。スルーホール１０（突き当て部２０）は、開口面積が連続的に小さくなることが好ましく、断面形状は、円状、矩形状等であってよい。スルーホール１０（突き当て部２０）は、円錐台であることが好ましい。
スルーホール１０（突き当て部２０）は、光ファイバーケーブル１側の開口面積が光ファイバーケーブル１の端面面積よりも大きく、面発光レーザ３側の開口面積が光ファイバーケーブル１の端面面積よりも小さくなるため、光ファイバーケーブル１の端面外周部がスルーホール１０内部に当接して固定され、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１とを所定距離に位置決めすることが可能となる。集光の観点では、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１との距離は近いほうが好ましく、したがって、ベース材７表面で光ファイバーケーブル端面２１の外周部と当接することが好適である。しかしながら、ベース材７と金属配線層８（光ファイバーケーブル１側）との界面、または、光ファイバーケーブル１側の絶縁層９表面で当接させてもよい。
面発光レーザ３は、光信号を出力する発光部１１を有し、発光部１１が基板２に対向するように実装される。面発光レーザ３の実装面側には金属配線層１２が配線され、金属配線層１２上に形成されたＡｕバンプ等のバンプ１３を介して、超音接合等により基板２にフリップチップ実装される。また、面発光レーザ３横から、接合部にアンダーフィル剤やサイドフィル剤等の接着剤１４が注入され、接着剤１４を硬化することにより接合強度が補強される。本実施の形態１では、面発光レーザ３側のスルーホール１０（突き当て部２０）の開口面積が小さいため、接着剤１４がスルーホール１０に流入しにくいため、接着剤の流入による光伝送の阻害を防止することができる。
ガイド位置決め部４は、光ファイバーケーブル１挿入用の挿嵌孔１５を有する。挿嵌穴１５に光ファイバーケーブル１を挿入して保持することにより、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１とを位置合わせすることができる。挿嵌孔１５の基板２側、および光ファイバーケーブル１挿入側には、テーパ１６、テーパ１７がそれぞれ形成されている。光ファイバーケーブル１挿入側にテーパ１７を形成することにより、光ファイバーケーブル１の挿嵌孔１５への挿入を容易に行うことができる。さらに接着剤をテーパ１７内に供給して、光ファイバーケーブル１とガイド位置決め部４とを接合するため、ガイド位置決め部４と光ファイバーケーブル１との接合面積を大きくでき、接合強度を向上することができる。また、基板２側にテーパ１６を形成することにより、ガイド位置決め部４と基板２とを接合する接着剤１８の挿嵌孔１５、またはスルーホール１０への流入を防止することができる。接着剤１８が挿嵌孔１５、またはスルーホール１０に流入し硬化した場合、光ファイバーケーブル１をスルーホール１０に挿通できないといった問題が生じるおそれがあるが、テーパ１６により、これを防止することが可能となる。
ガイド位置決め部４と基板２との接合は、基板２に接着剤１８を塗布した後、ガイド位置決め部４をボンダー等によりマウントする。マウント後、接着剤１８をＵＶ、または熱により硬化して、ガイド位置決め部４を基板に実装する。
あらかじめ端面がカットされて光ファイバー５端面が露出した光ファイバーケーブル１は、ガイド位置決め部４のテーパ１７を介して挿嵌孔１５に挿入され、光ファイバーケーブル１外周部とスルーホール１０（突き当て部２０）とを当接させて位置決めした後、テーパ１７に挿入された接着剤等により固定される。光ファイバーケーブル１は、スルーホール１０（突き当て部２０）とジャケット６を介して当接するため、光ファイバー５の破損を防止することができる。また、スルーホール１０（突き当て部２０）が、テーパ形状（円錐台）等の形状を採用するため、光ファイバー５の端面位置を、所定の位置に容易に位置決めすることができる。さらに、ガイド位置決め部４を、ボンダー等により基板２（面発光レーザ３）に対して位置決めしながら実装するため、光ファイバー５のＸＹ方向の位置決めも容易に行うことができる。
実施の形態１では、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１との接続構造について説明したが、フォトダイオード等の受光素子と光ファイバーケーブルとの接続構造においても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。また、基板２も、上述したようなスルーホール１０（突き当て部２０）を有し、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１とを、簡易かつ精度よく、位置合わせ可能なものであれば、上記の基板２に限定されるものではない。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバーケーブル接続構造の断面図である。
本発明の実施の形態２に係る光ファイバーケーブル接続構造２００は、突き当て部２０が、ガイド位置決め部４Ａ内に形成される点で、実施の形態１に係る光ファイバーケーブル接続構造１００と異なる。
本実施の形態２において、突き当て部２０は、挿嵌穴１５Ａの面発光レーザ３側にテーパ状に形成される。突き当て部２０は、光ファイバーケーブル１側の開口面積、すなわち挿嵌孔１５Ａの開口面積が光ファイバーケーブル１の端面面積よりも大きく、面発光レーザ３側の開口面積が光ファイバーケーブル１の端面面積よりも小さく形成される。突き当て部２０の面発光レーザ３側には、突き当て部２０の断面形状と同一形状の貫通穴１９が形成されている。突き当て部２０、挿嵌孔１５Ａおよび貫通穴１９は、ドリル等により形成される。光ファイバーケーブル端面２１の外周部は、突き当て部２０内部に当接して固定され、面発光レーザ３と光ファイバーケーブル１とを所定距離に位置決めすることが可能となる。
基板２Ａには、円筒形状のスルーホール１０が形成され、スルーホール１０および貫通穴１９を介して、発光部１１から出力された光を光ファイバー５に伝送する。基板２Ａの面発光レーザ３側には、金属配線層８Ａが形成され、バンプ１３および接着剤１４により、面発光レーザ３が実装される。
本実施の形態２においても、ジャケット６で端面が被覆された光ファイバーケーブル１を、突き当て部２０に当接させて固定することにより、光ファイバー５を破損することなく、光ファイバーケーブル１と面発光レーザ３とを簡易に位置合わせすることができる。
以上のように、本発明の光ファイバーケーブル接続構造は、高画素数の撮像素子と信号処理装置間を高速で信号伝送を行う用途に有用である。また、本発明の光ファイバーケーブル接続構造は、例えば内視鏡や超音波画像システム（超音波内視鏡）のように、高速でデータ通信を行い、小型化が要求される用途に特に適している。
１ 光ファイバーケーブル
２、２Ａ 基板
３ 面発光レーザ
４ ガイド位置決め部
５ 光ファイバー
６ ジャケット
７ ベース材
８、８Ａ、１２ 金属配線層
９ 絶縁層
１０ スルーホール
１１ 発光部
１３ バンプ
１４、１８ 接着剤
１５ 挿嵌孔
１６ 、１７ テーパ
１９ 貫通穴
２０ 突き当て部
２１ 光ファイバーケーブル端面
１００、２００ 光ファイバーケーブル接続構造

Claims (2)

  1. ベース材と、前記ベース材上に形成された金属配線層と、レジストからなる絶縁層と、スルーホールと、を有する基板と、
    前記基板に、光信号を入力する受光部または光信号を出力する発光部が対向するように実装された光素子と、
    前記基板の前記光素子の実装面の裏面に実装され、基板側端面がジャケットで被覆された光ファイバーケーブルと、
    前記光ファイバーケーブル挿入用の挿嵌孔を有し、前記挿嵌孔に前記光ファイバーケーブルを挿入して保持するとともに、前記光素子から前記スルーホールを介して入出力される光の射出方向に対して前記光ファイバーケーブルを位置合わせするガイド位置決め部と、
    前記光ファイバーケーブル側の開口面積が前記光ファイバーケーブルの端面面積よりも大きく、前記光素子方向に段階的または連続的に開口面積が小さくなるように形成された開口部により前記光ファイバーケーブルの端面外周部を固定して、前記光素子と前記光ファイバーケーブルとを所定距離に位置決めする突き当て部と、
    を備え、前記突き当て部は、前記スルーホールの内周面であって、前記ベース材表面で前記光ファイバーケーブル端面のジャケットと当接することを特徴とする光ファイバーケーブル接続構造。
  2. 前記スルーホールは円錐台形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバーケーブル接続構造。
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