JPH07140335A - 光ファイバー結合方法 - Google Patents

光ファイバー結合方法

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JPH07140335A
JPH07140335A JP6164918A JP16491894A JPH07140335A JP H07140335 A JPH07140335 A JP H07140335A JP 6164918 A JP6164918 A JP 6164918A JP 16491894 A JP16491894 A JP 16491894A JP H07140335 A JPH07140335 A JP H07140335A
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JP
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optical fiber
aluminum
grooves
groove
length
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JP6164918A
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English (en)
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Alexander Coucoulas
コウコウラス アレクサンダー
Ranjan Dutta
ドゥッタ ランジャン
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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    • G02B6/3636Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバーとアルミニウム被覆基板間に信
頼性のある結合を設ける。 【構成】 第一と第二のV溝14、15がそれぞれ第一
と第二の単結晶半導体素子11、12中に形成される。
アルミニウム層17、18が前記の第一および第二のV
溝中の、長手方向の一部にのみ形成される。光ファイバ
ー13は前記の第一と第二の溝の間におかれ、対向する
第一と第二の単結晶素子の間でこのアルミニウム層と光
ファイバーとを結合するに十分な熱と圧力によって加熱
され圧縮される。溝の全体ではなく一部のみをアルミニ
ウム化することによって、第一と第二の単結晶素子に加
えられる圧縮力はアルミニウム層と光ファイバーとの間
の界面に集中される。これによって光ファイバーとアル
ミニウム間の圧力がV字型の溝の全長にわたってアルミ
ニウム化が行われた時に生じる圧力より増加する。その
結果、信頼性のある結合が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮結合方法に関し、
特に光ファイバーをアルミニウム被覆基板に結合する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムでは極めて大量の情報
を、損失を低く押さえながら低コストで長距離にわたっ
て伝送するために通常光ファイバーを利用している。光
システムはまたその動作が本質的に高速で行われるため
計算などの目的に適している。このため光ファイバーを
パッケージ化し、結合する方法についてはこれまでにも
多くの開発作業がなされてきた。
【0003】例えば、米国特許第4,818,058号
(発明者:ボナンニ(Bonanni)、発行日:1989年4
月4日)および米国特許第4,998,796号(発明
者:ボナンニほか、発行日:1991年3月12日)に
は、光ファイバーリボンの複数の光ファイバーを正しい
位置に保つ、シリコンチップからなる光ファイバーコネ
クタの記載がある。シリコンは単結晶の材料であり、そ
の中に小さなV溝を極めて正確にホトリソグラフィーに
よるマスキングとエッチングによって形成することがで
きる。それぞれ約100ミクロンの深さと140ミクロ
ンの幅を持つ、対向するV溝を整合させることによっ
て、通常125ミクロンの直径を持つ光ファイバーは正
しい位置に保たれる。対向するシリコンチップのV溝を
整合させることにより、ファイバーの正確な位置決めが
行われ、ファイバーはエポキシなどの接着剤によってそ
の位置が永久に保たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第5,17
8,319号(発明者:ククラス(Coucoulas)、発行
日:1993年1月12日)には、このV溝をアルミニ
ウムで被覆し、熱と圧力を加えることにより、シリコン
基板のV溝の中で光ファイバーが結合できることが開示
されている。その結果生じる熱−圧縮結合はこの光ファ
イバーを確実にV溝の中に保つことができるので、フォ
トニクスパッケージのその他の素子を汚染する可能性の
ある接着剤が不要となる。ボナンニの米国特許に記載さ
れているコネクターを製造する上で必要とされる接着剤
の使用をさけるために、ボナンニらのコネクタパッケー
ジにこのククラスの発明を定常的に使用することが可能
なように思われる。しかし、実験によるとボナンニの米
国特許に記載されているようなコネクタのV溝をアルミ
ニウム化し、反対側のシリコン素子を加熱された光ファ
イバーに対して圧縮して結合すると、信頼性のない結合
が生じる場合があることがわかった。光ファイバーの内
のいくらかは満足できる結合を形成するに十分なほどア
ルミニウム被覆の中に圧縮されていないようであり、ま
た多数のファイバーの長手方向に信頼性のある結合を作
るのに必要とされる力は時にシリコンチップに加えるこ
とのできる力を上回ってしまうことがわかった。つま
り、あまり大きな力を加えると、シリコンチップは割れ
てしまう。したがって光ファイバーを基板へ結合するた
めのさらに便利で信頼性のよい方法が引き続き必要とさ
れており、特に単結晶の材料中に設けたV溝を用いて、
光ファイバーコネクタを組み立てるためのより便利な方
法が求められている。
【0005】
【課題を解決しようとする手段】本発明を説明する一つ
の実施例に従い、第一および第二のV溝が第一および第
二の単結晶半導体素子の中にそれぞれ形成される。整合
用アルミニウム層はこの第一と第二のV溝の中に形成さ
れるが、各アルミニウム層はそれぞれの溝の長さの一部
にのみ設けられるものとする。光ファイバーが第一と第
二の溝の間に置かれこの対向する第一と第二の単結晶素
子の間で、アルミニウム層と光ファイバーの間に結合を
生じるに十分な熱と圧力を用いて加熱圧縮される。前記
の溝の全長ではなく、整合部分のみをアルミニウム化す
ることにより、第一と第二の単結晶素子へ加えられる圧
縮力はアルミニウム層と光ファイバーとの界面に集中す
る。これによって光ファイバーとアルミニウム間の圧力
は、V溝の全長にわたってアルミニウム化が行われた場
合の圧力よりも増加する。その結果生じる結合が信頼性
を増す。
【0006】
【実施例】図1に複数の光ファイバー13をその間に挟
んでいる、第一と第二の単結晶半導体チップ11および
12からなる光ファイバーコネクタアセンブリを組み立
てるための装置の分解図を示す。V溝14と15は前述
のボナンニの米国特許に記載された原理にしたがってそ
れぞれチップ11と12の中にホトリソグラフィーによ
るマスキングとエッチングによって形成されている。光
ファイバーは通常直径が約125ミクロンであり、前記
のマスキングとエッチングはV溝14と15を極めて正
確に規定することができるので、対向する溝の間にはフ
ァイバーが他のファイバーやレンズなどとの位置あわせ
に必要な精密さをもって挟みこまれる。
【0007】前述のククラスの特許に記載されている原
理に従い、前記のV溝14と15はアルミニウムの層1
7と18によって被覆されている。光ファイバー13は
対向するプレス部材20および21を持つツールを用い
て、チップ11と12の間で圧縮され、チップ11と1
2に永久的に結合されている。このプレス部材は図示さ
れているように、熱源22によって加熱されている。こ
の熱源の目的は光ファイバー13とアルミニウム層17
と18がプレス部材20と21の間で圧縮される際にこ
れらの界面を加熱することである。別法として、熱をチ
ップ11と12に加えることもでき、また図に示すアセ
ンブリを炉の中に入れてもよい。このファイバーは通常
摂氏400度から450度に加熱され、十分な加圧によ
って単結晶チップ11および12の歪みや損傷を起こす
ことなく、アルミニウム層17と18へと永久的に結合
される。
【0008】図2に示すように、アルミニウム層17は
本発明に従い各V溝14の長さの一部のみを覆ってい
る。図に示す例において、このアルミニウム層17は各
V溝14をその長さの約三分の一だけ覆っている。図3
に示すように、アルミニウム層18はアルミニウム層1
7の形状に整合し、したがって層18はそれぞれV溝1
5の長さの約三分の一のみを同様に覆っており、ファイ
バー13の層17とは反対の側に位置している。アルミ
ニウム層17と18を溝14と15の長さより短くする
ことは部材20と21をアルミニウム層17と18に押
し付けることにより加えられる力を集中させる効果を持
つ。その結果、アルミニウム層17と18の光ファイバ
ー13との界面に加わる圧力(単位面積分の力)はアル
ミニウムが各V溝の全長に沿って被覆された時よりも大
きくなる。
【0009】一つの実験において、それぞれ一つのV溝
を持つ対向する一組のチップを用意し、その間に一本の
光ファイバーを挟んだ。このV溝は長さ10ミリメート
ルで、アルミニウムで溝の全長を被覆してあった。この
アセンブリを摂氏400度から450度に加熱し、2.
5kgの力をチップへ加えファイバーをチップの間で圧
縮した。この圧縮は5から10秒間行われたが、結合は
生じなかった。
【0010】10ミリメートルの長さの整合用V溝を持
つ、全く同一の一組のチップを用意し、V溝の長さのう
ち、2から2.5ミリメートルのみをアルミニウムで被
覆した。このアセンブリもまた摂氏400度から450
度へと加熱した。2.5kgの代わりに500gの力し
か加えず、5から10秒間の間チップを圧縮した。この
V溝のアルミニウム化された部分の全長にそって信頼性
のある結合が形成されていた。すなわち、不成功であっ
た実験で使用した力のほんの五分の一の力で信頼性のあ
る結合ができたのであった。
【0011】力の集中と結合の有効性の間の関係につい
て我々は詳細な分析を行なってはいない。しかし、アル
ミニウム化される溝の長さの短縮と結合を形成するのに
必要とされる力の減少との間にはほぼ直線的な関係があ
るように見受けられる。したがって、例えば、アルミニ
ウム化される溝の長さを80%減少すると、上述の力の
集中が生じるため、結合を形成する力も80%少ないも
のですむ。アルミニウム化される溝の長さが半分以下で
あると、そうでない場合に必要とされる力の半分で信頼
性のある結合が形成される。単結晶シリコンは過剰な力
に耐えられないため、このことは重要であり、同時に多
数の溝と多数のファイバーとが結合されなければならな
いとすると、本発明に従う力の集中を利用しなければ信
頼性のある結合を形成するに十分な力を加えることは困
難である。また本発明により、プレス部材20と21の
平行配置におけるずれの許容度は引き上げられる。つま
り、本発明を使わない場合、厳密に平行な位置からわず
かに外れるだけでファイバーに加えられる力の不正分配
が生じ、シリコンに割れが生じたりファイバーに結合残
りが生じたりすることになる。
【0012】本発明は、ガラスの光ファイバーを支持す
るためにV溝を用いる、ボナンニの特許に記載されてい
るタイプの構造に特に応用できるものであるが、その他
の配置においても場合によっては有用である。ククラス
の特許にあるように、ガラス−アルミニウム間の界面に
は熱ではなくて音波エネルギーを圧縮結合用に加えても
よい。本発明は水平表面へファイバーを結合するのにも
役立つであろう。
【0013】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、光ファイバ
ーを基板へ結合するための便利で信頼性のよい方法、特
に単結晶の材料中に設けたV溝を用いて、光ファイバー
コネクタを組み立てるためのより便利な方法を提供する
ものである。本発明においては、前記の溝の全長ではな
く、整合部分のみをアルミニウム化することにより、光
ファイバーとアルミニウム間の圧力が、V溝の全長にわ
たってアルミニウム化が行われた場合の圧力よりも増加
し、信頼性のある結合が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施例に従い、光ファイバーコ
ネクタを組み立てるための装置の分解図である。
【図2】図1の線2−2に沿った断面図である。
【図3】図2の線3−3に沿った断面図である。
【符号の説明】
11 第一の単結晶材料素子 12 第ニの単結晶材料素子 13 光ファイバー 14 V溝 15 V溝 17 アルミニウム層 18 アルミニウム層 20 プレス部材 21 プレス部材 22 熱源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランジャン ドゥッタ アメリカ合衆国、08648 ニュージャージ ー、マーサー カウンティ、ローレンスビ ル、スターウッド ウエイ 1101

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1部材の一部をアルミニウムで被覆す
    る被覆ステップと、 前記アルミニウムの表面上に光ファイバーを位置決めす
    るステップと、 前記光ファイバーと前記アルミニウムを圧着し、同時に
    この光ファイバーとアルミニウムとの界面にエネルギー
    を加え、前記光ファイバーと前記アルミニウムの間に永
    久結合を形成する結合形成ステップとからなる、光ファ
    イバーをアルミニウムで被覆した部材に結合する方法に
    おいて、 前記被覆ステップが、前記部材の前記光ファイバーが接
    触する部分にのみアルミニウムを被覆するステップから
    なり、 前記結合形成ステップが、前記光ファイバーに対し、前
    記アルミニウムと接触している部分以上にわたって力を
    加え、それによってその力を前記光ファイバーと前記ア
    ルミニウムとの界面に集中させるステップからなること
    を特徴とする光ファイバー結合方法。
  2. 【請求項2】 前記第1部材の長さの半分以下をアルミ
    ニウムで被覆し、前記第1部材の全長にわたり力を前記
    光ファイバーに加えることを特徴とする請求項1の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記第1部材の前記光ファイバーが接触
    する部分が、光ファイバーを含むV字型の溝の形である
    ことを特徴とする請求項2の方法。
  4. 【請求項4】 前記結合形成ステップが、前記光ファイ
    バーを第2部材のV溝へ押し付けるステップからなり、
    前記第2部材の前記V溝の一部が、前記第1部材の上の
    アルミニウムの被覆と整合するべくアルミニウムによっ
    て被覆されていることを特徴とする請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 前記第1部材および前記第2部材がそれ
    ぞれ単結晶半導体材料からなり、前記第1部材および前
    記第2部材のV溝がホトリソグラフィーによるマスキン
    グとエッチングによって形成されることを特徴とする請
    求項4の方法。
  6. 【請求項6】 前記エネルギーが熱エネルギーであるこ
    とを特徴とする請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 複数の第1のV溝および複数の第2のV
    溝がそれぞれ前記第1部材および前記第2部材に形成さ
    れ、 光ファイバーが、前記第1および第2のV溝の各対の間
    に別々に押し付けられ、 前記被覆ステップが、前記V溝を横切って伸びる連続し
    たストリップとしてアルミニウム層を形成するステップ
    からなることを特徴とする請求項5の方法。
  8. 【請求項8】 前記アルミニウム層は、厚さが3から5
    ミクロンであり、幅が約2.5ミリメートルであり、前
    記第1および第2のV溝の長さがそれぞれ約10ミリメ
    ートルであることを特徴とする請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 前記第1のV溝中の前記アルミニウム層
    の位置が、前記第2のV溝中のアルミニウム層の位置と
    整合し、 前記第1および第2のV溝中の前記アルミニウム層の長
    さがそれぞれ前記第1および第2のV溝の長さの半分未
    満であることを特徴とする請求項8の方法。
  10. 【請求項10】 前記第1部材および前記第2部材がシ
    リコンチップであり、 前記結合形成ステップが、加熱された対向するプレス部
    材の間で前記シリコンチップを圧縮するステップからな
    ることを特徴とする請求項9の方法。
JP6164918A 1993-06-25 1994-06-24 光ファイバー結合方法 Pending JPH07140335A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US8172093A 1993-06-25 1993-06-25
US081720 1993-06-25

Publications (1)

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JPH07140335A true JPH07140335A (ja) 1995-06-02

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ID=22165962

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JP6164918A Pending JPH07140335A (ja) 1993-06-25 1994-06-24 光ファイバー結合方法

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EP (1) EP0631162B1 (ja)
JP (1) JPH07140335A (ja)
DE (1) DE69413136T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100499134B1 (ko) * 2002-10-28 2005-07-04 삼성전자주식회사 압축 접합 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11242128A (ja) * 1997-12-26 1999-09-07 Ngk Insulators Ltd 熱融着一体型フェルールとその製造方法、ファイバーアレイの製造方法
EP1243953A1 (de) 2001-03-22 2002-09-25 Alcatel Verbindung zwischen Faser und Träger

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443693A1 (de) * 1984-11-30 1986-06-05 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Optische steckverbindung mit zentrieranordnung und verfahren zur herstellung solcher zentrieranordnungen
US4818058B1 (en) * 1988-03-03 1995-04-25 Bell Telephone Labor Inc Optical connector.
DE3810044A1 (de) * 1988-03-22 1989-10-05 Siemens Ag Verfahren zum herstellen eines traegerteils mit hochpraezisen nuten
US5178319A (en) * 1991-04-02 1993-01-12 At&T Bell Laboratories Compression bonding methods
US5194105A (en) * 1991-08-29 1993-03-16 American Telephone And Telegraph Company Placement and bonding technique for optical elements
US5178723A (en) 1991-11-04 1993-01-12 At&T Bell Laboratories Method and apparatus for making optical devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100499134B1 (ko) * 2002-10-28 2005-07-04 삼성전자주식회사 압축 접합 방법

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Publication number Publication date
DE69413136D1 (de) 1998-10-15
EP0631162A1 (en) 1994-12-28
DE69413136T2 (de) 1999-05-20
EP0631162B1 (en) 1998-09-09

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