WO2024024348A1 - フェルール、フェルールの製造方法、フェルール付きファイバリボン及びフェルール付きファイバリボンの製造方法 - Google Patents

Abstract

光コネクタ用フェルール１は、内部に光ファイバが固定される部材であり、先端側が光ファイバの接続端面７となる。なお、光コネクタ用フェルール１は、例えば射出成形にて成形され、充填材（例えば無機繊維やフィラー）を含有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成される。内部空間１３は、光コネクタ用フェルール１の先端側に連通して、光ファイバが挿通される孔９となる。ここで、本実施形態における光コネクタ用フェルール１の２６０℃×１分での収縮率は０．１３％以下である。

Description

フェルール、フェルールの製造方法、フェルール付きファイバリボン及びフェルール付きファイバリボンの製造方法

　本発明は、内部に光ファイバが固定される光コネクタ用のフェルール等に関するものである。

　光ファイバ同士を接続するために、各種の光コネクタ及びコネクタ用のフェルールが提案されている。例えば、接続端面側に一対のガイドピンを挿入可能な孔を有し、ガイドピンの間に、光ファイバの端面が露出するＭＴタイプのフェルールがある。このようなＭＴタイプのフェルールの内部には、光ファイバが接着剤によって固定される。このため、フェルールの一部には、接着剤を内部に注入するための窓が形成され、内部に光ファイバを配置した状態で、注入窓から接着剤を注入することで、光ファイバがフェルールに固定される（例えば特許文献１、２）

　近年、電気回路基板に光配線を適用する要求が増加している。電気回路基板の製造工程では、製品を２３０～２６０℃の高温化におく、はんだリフローという工程が存在し、光接続部品であるフェルールにもはんだリフロー耐性が求められている。しかし、従来のＭＴフェルールでは、はんだリフロー温度（２３０～２６０℃）に対して熱収縮し、フェルールに求められる寸法精度を保持することができない。また、フェルールに内蔵される光ファイバと、光ファイバを接着するエポキシ系接着剤の熱膨張差により、はんだリフロー投入後において、光ファイバ端面がフェルール内に引き込まれた状態になり、いわゆるＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｏｎｔａｃｔ）接続ができない状態となる。

　これに対し、材料のベース樹脂を通常使用されるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）からＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）に変更することで、耐熱性を持たせる方法も提案されている（特許文献３）。

特開平２－１４６５０８号公報 特開２００２－３２８２６４号公報 特開２０２１－２４９７１号公報

　しかし、ＰＥＥＫ樹脂は一般的にコストがＰＰＳ樹脂の２倍程度であり、成形性と入手性もＰＰＳより劣る。また、従来のＰＰＳ製のフェルールと接続した場合に、熱膨張係数や吸水率などの違いで接続特性への影響が考えられる。また、はんだリフロー投入後の光ファイバの引き込まれの課題については依然解決されていない。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、特殊な樹脂材料を使用することなく、半田リフロー工程における影響を抑制することが可能な光コネクタ用のフェルール等を提供することを目的とする。

　前述した目的を達成するため、第１の発明は、内部に光ファイバが固定され、先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールであって、光ファイバが挿入される孔と、位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、を具備し、フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、２６０℃×１分でのフェルールの収縮率が０．１３％以下であることを特徴とするフェルールである。

　前記樹脂組成物の線膨張係数が、３．０×１０^－５／℃以下であることが望ましい。

　前記熱可塑性樹脂はＰＰＳ樹脂を主成分とし、前記無機粒子は球形シリカを含むことが望ましい。

　前記樹脂組成物における前記無機粒子の含有率が６０質量％以上８０質量％以下であるが望ましい。

　前記無機粒子の粒径分布Ｄ１００は、６０μｍ以下であることが望ましい。

　さらに、前記樹脂組成物は、炭素粒子としてカーボンブラックを含んでもよい。

　フェルールの接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部が形成されてもよい。

　第１の発明によれば、２６０℃×１分でのフェルールの収縮率が０．１３％以下であるため、リフロー工程においても過剰に収縮することがなく、寸法精度を維持することができる。

　また、樹脂組成物の線膨張係数が、３．０×１０^－５／℃以下であれば、より確実に熱処理時の寸法変形を抑制することができる。

　また、ＰＰＳ樹脂を主成分とすることで、従来のフェルール材料と同一の樹脂材料を適用することができる。この際、無機粒子が球形シリカであれば、成形性が良好である。

　また、樹脂組成物における無機粒子の含有率が６０質量％以上８０質量％以下であれば、高い強度と寸法精度を得ることができる。

　同様に、無機粒子の粒径分布Ｄ１００が６０μｍ以下とすることで、より確実に高い強度と寸法精度を得ることができる。

　樹脂組成物は、炭素粒子としてカーボンブラックを含むようにすることで、異物等の内部欠陥等が目立ちにくくなる。

　また、フェルールの接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部を形成することで、射出成形時の上下の樹脂量のアンバランスを抑制し、射出成形時の樹脂の流れを均一化することができる。この結果、高い寸法精度で、フェルールを成形することができる。

　第２の発明は、第１の発明にかかるフェルールの製造方法であって、フェルールの成形後、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理工程を有することを特徴とするフェルールの製造方法。

　前記熱処理工程は、低酸素又は無酸素雰囲気で行うことが望ましい。

　第２の発明によれば、あらかじめ熱収縮を見込んで寸法設計したフェルールに対して、はんだリフローを想定した温度で熱処理を行うことで、リフロー工程における熱収縮を抑制することができる。

　また、熱処理工程を低酸素又は無酸素雰囲気で行うことで、通常の樹脂の熱処理温度としてはかなり高温である熱処理において、樹脂と酸素との結びつきによる物性変化を抑制することができる。

　第３の発明は、第１の発明にかかるフェルールを用いたフェルール付きファイバリボンであって、複数の前記孔に、複数の光ファイバがそれぞれ挿入されて接着剤によってフェルールに固定されていることを特徴とするフェルール付きファイバリボンである。

　第３の発明によれば、リフロー工程において収縮の影響を受けにくいフェルール付きファイバリボンを得ることができる。

　第４の発明は、先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、前記光ファイバが挿入される複数の孔と、位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、を具備し、前記フェルールを、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さ以上の前記光ファイバを突出させる工程と、を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法である。

　研磨工程後に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程を具備してもよい。この場合、研磨後であって熱処理前の、前記フェルールの端面からの前記光ファイバの突出量を５μｍ以上とすることが望ましい。

　研磨工程前に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程を具備してもよい。

　第４の発明によれば、リフロー工程において収縮の影響を受けにくいフェルール付きファイバリボンを得ることができる。

　また、研磨の際に、あらかじめ所定量だけ光ファイバの先端をフェルール端面から突出させておくことで、研磨後の熱処理時の接着剤の収縮による引き込みが生じても、光ファイバ心線をＰＣ接続することが可能となる。

　また、光ファイバを端面から所定量突き出した状態で熱処理を行い、その後に研磨を行うことで、光ファイバのフェルールからの突き出し量を適正にすることができる。

　第５の発明は、先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、前記光ファイバが挿入される複数の孔と、位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、を具備し、前記光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さ以上の前記光ファイバを突出させる工程と、研磨工程後に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法である。

　この場合、研磨後であって熱処理前の、前記フェルールの端面からの前記光ファイバの突出量を５μｍ以上とすることが望ましい。

　第５の発明によれば、研磨の際に、あらかじめ所定量だけ光ファイバの先端をフェルール端面から突出させておくことで、研磨後の熱処理時の接着剤の収縮による引き込みが生じても、光ファイバ心線をＰＣ接続することが可能となる。

　第６の発明は、先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、前記光ファイバが挿入される複数の孔と、位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、を具備し、前記光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、熱処理後に、前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さ以上の前記光ファイバを突出させる工程と、を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法である。

　第６の発明によれば、光ファイバを端面から所定量突き出した状態で熱処理を行い、その後に研磨を行うことで、光ファイバのフェルールからの突き出し量を適正にすることができる。

　本発明によれば、特殊な樹脂材料を使用することなく、半田リフロー工程における影響を抑制することが可能な光コネクタ用のフェルール等を提供することができる。

光コネクタ用フェルール１を示す斜視図。 光コネクタ用フェルール１の軸方向の断面図。 光コネクタ用フェルール１の製造工程を示すフローチャート。 光ファイバ１７を接着剤１９で固定した状態のフェルール付きファイバリボンの軸方向の断面図。 光フェルール端面を研磨後のフェルール付きファイバリボンの軸方向の断面図。 光コネクタ用フェルール１の他の製造工程を示すフローチャート。 研磨によって光ファイバ１７の先端を突出させた状態のフェルール付きファイバリボンの軸方向の断面図。 熱処理後のフェルール付きファイバリボンの軸方向の断面図。 光コネクタ用フェルール１の他の製造工程を示すフローチャート。

　以下、本発明の実施の形態にかかる光コネクタ用フェルールについて説明する。図１Ａは光コネクタ用フェルール１を示す斜視図、図１Ｂは断面図である。光コネクタ用フェルール１は、内部に光ファイバが固定される部材であり、先端側が光ファイバの接続端面７となる。光コネクタ用フェルール１は、ガイド孔１１を有するいわゆるＭＴコネクタ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ　Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）用として使用可能である。

　光コネクタ用フェルール１の内部には、光ファイバが収容される内部空間１３が形成される。内部空間１３は、光コネクタ用フェルール１の後端から先端まで貫通する。なお、光コネクタ用フェルール１の光ファイバの挿入側（図１Ｂの右側）を後端側として、光ファイバの端面が露出する側（図１Ｂの左側）を先端側とする。すなわち、図１Ｂの左右方向を光コネクタ用フェルール１の先後端方向（又は場合によって接続方向）とする。

　なお、光コネクタ用フェルール１は、例えば射出成形にて成形され、充填材（例えば無機繊維やフィラー）を含有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成される。

　内部空間１３は、光コネクタ用フェルール１の先端側に連通して、光ファイバが挿通される孔９となる。なお、本実施形態では、複数の光ファイバが併設して固定可能な多心コネクタ用フェルールである。すなわち、接続端面７には、複数の孔９が併設される。

　また、接続端面７は、接続方向に対して傾斜した平面である。すなわち、複数の孔９は傾斜面に配置される。また、孔９の両側には、一対のガイド孔１１が設けられる。ガイド孔１１には、接続対象との位置決め用のガイドピン等が挿入される。なお、接続端面７の傾斜面は必ずしも必須ではなく、先後端方向に対して垂直であってもよく、又は多少の曲面であってもよい。

　光コネクタ用フェルール１の上面には、外部に開口する接着剤注入窓５が形成される。接着剤注入窓５は、内部空間１３と連通し、接着剤注入窓５から内部空間１３に接着剤を注入することができる。

　また、光コネクタ用フェルール１の接着剤注入窓５が形成されるのとは逆側の外面（すなわち下面）には、必要に応じて凹部１５が形成される。凹部１５は、外面に対して所定の深さで形成され、内部空間１３とはつながらない。凹部１５の肉抜き体積は、例えば、接着剤注入窓５から内部空間１３までの空間の体積と略一致するように形成される。

　前述したように、光コネクタ用フェルール１は、射出成形によって形成される。すなわち、樹脂を金型のキャビティ内に所定の位置から射出して、キャビティの形状に対応した形状が成形される。この際、溶融した樹脂は、射出位置から金型内部を流れてキャビティに充填される。

　例えば、光コネクタ用フェルール１の後端側から樹脂が射出される場合には、孔９及び内部空間１３が、光コネクタ用フェルール１の上下方向の略中央に配置されるため、樹脂は内部空間１３の上下に分かれて先端側に流れる。この際、内部空間１３の上方側には、接着剤注入窓５が形成されるため、樹脂の流れが阻害される。一方、孔９の下側には、接着剤注入窓５が存在しないため、孔９の上側と比較して、樹脂の流体抵抗が小さくなる。このように、孔９の上下で樹脂の流れのアンバランスが生じると、光コネクタ用フェルール１の寸法精度の悪化の要因となる。

　これに対し、接着剤注入窓５の逆側の外面に凹部１５を設けることで、内部空間１３の上下で、樹脂の流れの抵抗や体積差を小さくすることができるため、樹脂の上下のバランスが良好となり、光コネクタ用フェルール１の寸法精度を高めることができる。なお、凹部１５は必須ではない。

　ここで、光コネクタ用フェルール１は、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成される。熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂等が適用可能であり、寸法安定性、強度、成形性等の観点から好ましくはＰＰＳ樹脂を主成分とすることが望ましい。ＰＰＳ樹脂は、構造が架橋型であっても直鎖型であってもよく、光コネクタ用フェルール１に要求される特性に応じてその構造、分子量等を適宜選択して用いることができる。

　なお、樹脂組成物の線膨張係数は、３．０×１０^－５／℃以下であることが望ましい。線膨張係数がこれより大きくなると、環境温度の変化によるガイド孔１１と孔９の相対位置がずれてしまい、このずれによる接続損失の増加が無視できなくなるからである。

　また、樹脂組成物における無機粒子の含有率は、６０質量％以上８０質量％以下であることが望ましい。また、無機粒子としては、シリカや炭酸カルシウムの粒子が適用可能であるが、球形シリカを含むことが望ましい。このようにすることで、光コネクタ用フェルール１の熱収縮および成形性を安定させることができる。例えば、無機粒子が扁平形状になると、周辺樹脂の膨張収縮を妨げ、異方性が増大するおそれが生じるが、球形であることで、このような異方性を抑制することができる。

　また、無機粒子の粒径分布Ｄ１００（最大粒子径）は、６０μｍ以下であることが望ましい。特に、球形シリカ粒子の累積９９％粒子径Ｄ９９は、２５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下であり、さらに１μｍ以下であることが好ましい。これにより粗粒子が樹脂組成物に含有されることを防止することができ、ミクロ的な（局所的な）組成の偏りを防ぐことができる。なお、無機粒子の粒子径は、例えば、レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定から得ることができる。

　また、さらに、樹脂組成物が、炭素粒子としてカーボンブラックを含んでもよい。このようにすることで、光コネクタ用フェルール１を黒色に着色することができ、光コネクタ用フェルール１の内部の異物等が目立ちにくくなるため、外観が優れる。

　ここで、本実施形態における光コネクタ用フェルール１の２６０℃×１分での収縮率は０．１３％以下である。例えば、２６０℃×１分の熱処理前後でのガイド孔１１間のピッチの変化率が０．１３％以下である。なお、収縮率は、（収縮前寸法－収縮後寸法）／収縮後寸法×１００％で算出される。

　このようにすることで、通常の基板のリフロー工程の温度条件である２３０℃～２６０℃の温度においても、光コネクタ用フェルール１の収縮量を所定以下に抑制することができる。なお、このようにリフロー工程での収縮率を低減する方法については後述する。

　次に、光コネクタ用フェルール１の製造方法について説明する。前述したように、光コネクタ用フェルール１は、射出成形によって成形される。次に、光コネクタ用フェルール１の成形後、加熱炉により、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う。なお、より安定させるためには、２３０℃以上２６０℃以下で１０分以上の熱処理を行うことが望ましい。

　ここで、通常、熱可塑性樹脂の熱処理（アニーリング）は、成形時の内部応力の解放等を目的としたものが一般的であり、非結晶性樹脂ではガラス転移温度Ｔｇよりわずかに低い温度で行い、結晶性樹脂ではガラス転移温度よりわずかに高い温度で行うことが多い。一方、樹脂の溶融点まで上げると、樹脂が軟化して形状が保持できなくなる。このため、例えば、結晶性樹脂であるＰＰＳ樹脂は、ガラス転移温度＝約９０℃であるため、Ｔｇ＋２０～＋３０℃程度の温度で熱処理を行うのが一般的である。

　しかし、本実施形態では、それよりもはるかに高温である２３０℃以上２６０℃以下の設定温度で１分以上の熱処理を行う。例えば、ＰＰＳ樹脂の融点Ｔｍ＝２９０℃に対して、熱処理条件が（Ｔｇ＋Ｔｍ）／２よりも高い温度で設定される。このように、通常の樹脂の熱処理条件ではありえない温度で加熱することで、樹脂を確実に熱収縮させることができる。なお、熱処理温度としては、予定されるリフロー工程の温度に応じて設定すればよい。

　ここで、結晶性樹脂の一般的なアニーリング熱処理は、結晶部分と非結晶部分とが混在しており、Ｔｇ＋２０～３０℃程度にあげることで、非結晶部分の結晶化を促して安定化させるものである。これに対し、本実施形態では、ＴｇよりもむしろＴｍに近い温度で熱処理を行うことで、結晶部分および非結晶部分が、より密になるように移動して収縮が行われる。このようにすることで、本実施形態の熱処理を行わない樹脂と比較して、その後の再度の加熱（リフロー工程）における収縮量を低減することができる。

　なお、熱処理による収縮で、例えばガイド孔１１間ピッチ等は小さくなるが、この収縮量をあらかじめ見越して射出成形時の寸法が設定される。すなわち、事前に所定の熱処理条件での熱収縮量のデータを得て、この収縮によって、目的の寸法となるように射出成形金型を設計することで、熱処理後の必要寸法を確保することができる。

　なお、熱処理工程は、低酸素又は無酸素雰囲気で行うことが望ましい。例えば、窒素雰囲気や減圧条件で熱処理を行うことが望ましい。同様に、水分の影響を除くため、乾燥雰囲気で熱処理を行うことが望ましく、また、熱処理温度に上昇させる前に、１００℃以上の温度で保持して乾燥させたのちに所定温度まで上昇させてもよい。このようにすることで、高温時における樹脂組成物の酸素との結合や、水分による物性の変化を抑制することができる。

　次に、光コネクタ用フェルール１を用い、内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法について説明する。図２は、フェルール付きファイバリボンの製造工程を示す図である。前述したように、まず、光コネクタ用フェルール１を射出成形し、その後、事前収縮のための２３０℃以上２６０℃以下の設定温度で１分以上の熱処理を行う。

　次に、光コネクタ用フェルール１の後端側から光ファイバを挿入する。その状態で、光コネクタ用フェルール１の接着剤注入窓５より接着剤を注入し、光ファイバを光コネクタ用フェルール１に固定する。

　図３Ａは、光コネクタ用フェルール１に接着剤１９によって、光ファイバ１７が固定されたフェルール付きファイバリボン１０を示す断面図である。光ファイバ１７は、内部のガラス製の光ファイバ裸芯と、その周囲に形成される樹脂層を有する。光ファイバ１７の先端部近傍の樹脂層が剥離されて、内部の光ファイバ裸芯が露出され、孔９に挿通される。孔９は、樹脂層の外径よりも小さいため、樹脂層の端面は、孔９の後端側のテーパ部に当接して、光ファイバ１７が位置決めされる。

　なお、内部空間１３は、光コネクタ用フェルール１の後端側から順に、光ファイバ１７等を挿入する際のガイドとして機能し、先端側に向けて縮径する第１テーパ部と、前述した樹脂層が当接し、光ファイバ裸芯の挿入ガイドとして機能し、先端側に向けて縮径する第２テーパ部と、先端まで略同一径で形成される孔９とで構成される。

　接着剤注入窓５から接着剤１９を注入すると、接着剤１９は、内部空間１３に注入される。この際、接着剤注入窓５は、十分な開口面積を有するため、接着剤の注入が容易である。なお、接着剤１９としては、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂が適用可能であるが、紫外線硬化樹脂など、特に種類は限定されない。

　この状態で接着剤１９を硬化させることで、光ファイバ１７を光コネクタ用フェルール１に固定することができる。なお、この状態において、光ファイバ１７の先端は、接続端面７から突出させておく。最後に、図３Ｂに示すように、接続端面７を光ファイバ１７と共に研磨する。なお、コネクタ同士を接続した際に、ＰＣ接続を行うため、研磨後において接続端面７から光ファイバ１７の端面がわずかに（１～３．５μｍ程度）突出するように研磨を行う。以上により、フェルール付きファイバリボンを得ることができる。

　なお、上述した説明では、あらかじめ熱処理を施した光コネクタ用フェルール１に対して光ファイバを固定する方法を示したが、これには限られない。図４は、フェルール付きファイバリボンの他の製造工程を示す図である。

　本実施形態では、前述したように、光コネクタ用フェルール１を射出成形した後に、事前収縮のための前述した熱処理Ａ（２３０℃以上２６０℃以下の設定温度で１分以上）を行った後、光コネクタ用フェルール１に光ファイバ１７を挿入し、接着剤１９で固定する。

　図５Ａは、光ファイバ１７を接着剤１９で光コネクタ用フェルール１に固定したフェルール付きファイバリボン１０を示す図である。前述した製造工程と異なり、光ファイバ１７を光コネクタ用フェルール１に固定した状態において、接続端面７からの光ファイバ１７の突出長さを長めにしておく。

　この状態で、フェルール付きファイバリボンを２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理Ｂを行う。ここで、フェルール付きファイバリボン１０においては、上記の加熱処理において、光コネクタ用フェルール１よりも接着剤１９の収縮量が大きい。この場合、図５Ｂに示すように、接着剤１９の収縮によって光ファイバ１７が後方に引っ張られて、光ファイバ１７の先端が光コネクタ用フェルール１へ引き込まれる。

　このような熱処理Ｂ後に、光コネクタ用フェルール１の先端面を光ファイバ１７とともに研磨する。なお、前述したように、研磨後において接続端面７から光ファイバ１７の端面がわずかに（１～３．５μｍ程度）突出するように研磨を行う。以上により、フェルール付きファイバリボン１０を得ることができる。

　なお、研磨のタイミングを変更してもよい。図６は、フェルール付きファイバリボンの他の製造工程を示す図である。図６に示す例では、熱処理Ａを行った後、接着剤注入窓５から接着剤１９を注入し、光ファイバ１７を光コネクタ用フェルール１に固定する。その後、事前収縮のための前述した熱処理Ｂを行う前に、光コネクタ用フェルール１の先端面を研磨して、フェルールの端面から所定長さ以上の光ファイバ１７を突出させる。例えば、研磨後であって熱処理前の、光コネクタ用フェルール１の端面からの光ファイバ１７の突出量を５μｍ以上とする。

　ここで、通常、光コネクタ用フェルールの端面の研磨は、粗研磨からステップを踏んで研磨剤の粒度を落としていくことで、精度の良い研磨がおこなわれる。この際、光コネクタ用フェルールの端面から光ファイバを５μｍ以上突出させためには、例えば、最後のバフ研磨において使用される研磨剤の砥粒粒子径や研磨時間を調整することによりおこなうことができる。

　研磨後、光コネクタ用フェルールの端面からの光ファイバ１７の突出量を精度よく一定にした状態から、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の条件で、フェルール付きファイバリボンの熱処理を行う。前述したように、熱処理による接着剤１９の収縮（接着剤１９と光コネクタ用フェルール１との熱収縮差）によって、光ファイバ１７の先端が、光コネクタ用フェルール１の内部に引き込まれる。例えば、この引き込み量を予め確認しておくことで、引き込み後の光コネクタ用フェルールの端面からの光ファイバ１７の突出量を１～３．５μｍ程度とすることができる。例えば、熱処理によって約８μｍの引き込み量がある場合には、事前の研磨によって光コネクタ用フェルールの端面から光ファイバを１０μｍ程度突出させておけばよい。

　以上、本実施の形態によれば、リフロー工程に送られる基板に搭載される前に、光コネクタ用フェルールに対して事前にリフロー工程に相当する熱処理を行い、熱収縮を行っておくことで、リフロー工程における収縮の影響を小さくすることができる。このため、基板に搭載する前に、リフローによる収縮後の寸法を確認することができるため、リフロー工程後に収縮により寸法不良となることを抑制することができる。

　また、特殊な樹脂を用いる必要がないため、低コストであり、また、例えば、接続対象のＰＰＳ製等の光コネクタとの間で、線膨張係数が大きく変わることがないため、環境温度による光損失の増大を抑制することができる。

　また、微細な無機粒子が適正に添加されているため、熱処理時の変形を抑制し、強度と寸法安定性を確保することができる。

　また、フェルール付きファイバリボンの製造において、光ファイバ１７を接着剤１９によって固定した後に熱処理を行うことで、光コネクタ用フェルール１のみではなく接着剤１９についてもあらかじめ収縮させておくことができる。このため、リフロー工程において、光ファイバ１７のピッチや光コネクタ用フェルール１の端面からの突出量を安定させることができる。

　なお、図４、図６に示した工程においては、熱処理Ａを省略してもよい。この場合、熱処理Ｂのみによって、同時に熱処理Ａと同等の効果（光コネクタ用フェルール１の事前収縮効果）を得ることができる。ただし、熱処理Ａの熱処理時間を延ばす必要がある場合（例えば、より安定した効果を得るため、２３０℃～２６０℃×１０分以上必要な場合）には、熱処理Ｂの条件を２３０℃～２６０℃×１０分以上とするか、熱処理Ａと熱処理Ｂの両方を行うことが望ましい。

　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

（収縮率）
　実際に光コネクタ用フェルールを製造してリフロー工程を対象とした熱処理時の収縮量を確認した。樹脂組成物としてはＰＰＳを用い、球形シリカを添加した。射出成形後に、加熱炉で２６０℃×１分の熱処理Ａを行った際の収縮率（ガイド孔ピッチ間距離（＝４．６ｍｍ）で測定）は、０．１５％～２．０％の範囲であった。これらを冷却後、再度加熱炉で２６０℃×１分の熱処理を行ったところ、熱処理Ａ後の寸法に対して、収縮率はすべて０．１３％以下であった。

　以上の結果より、実際の一般的なリフロー工程は１分程度の保持であるため、熱処理Ａを行わない光コネクタ用フェルールをリフロー工程（例えば２６０℃×１分）に投入すると、より大きな収縮となるが、熱処理Ａを行った後であれば、リフロー工程時の収縮を抑制できることが分かった。

　このように、熱処理Ａ（事前熱処理）を行わないと、リフロー工程において大きな収縮やばらつきが生じる恐れがある。

　一方、熱処理Ａ（事前熱処理）を行っておくことで、その後の熱処理（リフロー工程）では収縮率が小さく、ばらつきも小さくなる。したがって、熱処理Ａにおける収縮量を加味してフェルールを成形することで、収縮後において基準寸法を満たすことができる。また、さらに、熱処理Ａ後に寸法が基準を外れているものを除くことで、その後のリフロー工程後に基準寸法を外れてしまうことを抑制することができる。

　なお、熱処理Ａの時間を変更して時間による収縮率を評価したところ、１０分以上では、収縮率はほとんど変化せず略一定となった。上述のように、熱処理Ａは、１分でも十分に事前熱処理の効果が確認されたが、より安定した事前熱処理効果を得るためには、上記熱処理Ａは１０分以上とすることが望ましい。

（引き込み量）
　熱処理Ａ後の光コネクタ用フェルールに光ファイバを接着剤によって固定し、１～３．５μｍの突き出し量となるように研磨した。その後、加熱炉で２６０℃×１分の熱処理Ｂを行い、熱処理Ｂ後の光ファイバの引き込み量を評価した。

　その結果、光ファイバ（孔）の位置によって、引き込み量に差は生じたが、並列方向の端部側（ガイド孔に近い側）では４～６μｍ程度の引き込み量となり、幅方向中央部近傍では６～１０μｍの引き込み量となった。光コネクタ用フェルールの内部空間の壁面から離れた中央部近傍の方が、接着剤による収縮の影響を受けやすいためと考えられる。このため、位置による引き込み量を考慮して、中央部の光ファイバの突出量が徐々に大きくなるように研磨しておくことで、熱処理Ｂ後の光ファイバの先端の突出量を所定範囲内に入れることができる。

　なお、事前熱処理Ａを行わずに熱処理Ｂのみを行っても、同様の効果が得られる。例えば、熱処理Ａを行わない光コネクタ用フェルールに光ファイバを接着剤によって固定し、１～３．５μｍの突き出し量となるように研磨した。その後、加熱炉で２６０℃×１分の熱処理を行えば、熱処理Ａと熱処理Ｂをおこなうのとほぼ同等の効果が得られる。

１………光コネクタ用フェルール
５………接着剤注入窓
７………接続端面
９………孔
１１………ガイド孔
１３………内部空間
１５………凹部
１７………光ファイバ
１９………接着剤
 

Claims (17)

1. 　内部に光ファイバが固定され、先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールであって、
   　光ファイバが挿入される孔と、
   　位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、
   　を具備し、
   　フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、
   　２６０℃×１分でのフェルールの収縮率が０．１３％以下であることを特徴とするフェルール。
2. 　前記樹脂組成物の線膨張係数が、３．０×１０^－５／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のフェルール。
3. 　前記熱可塑性樹脂はＰＰＳ樹脂を主成分とし、前記無機粒子は球形シリカを含むことを特徴とする請求項１記載のフェルール。
4. 　前記樹脂組成物における前記無機粒子の含有率が６０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載のフェルール。
5. 　前記無機粒子の粒径分布Ｄ１００は、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のフェルール。
6. 　さらに、前記樹脂組成物は、炭素粒子としてカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項１記載のフェルール。
7. 　フェルールの接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部が形成されることを特徴とする請求項１記載のフェルール。
8. 　請求項１から請求項７のいずれかに記載のフェルールの製造方法であって、
   　フェルールの成形後、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理工程を有することを特徴とするフェルールの製造方法。
9. 　前記熱処理工程は、低酸素又は無酸素雰囲気で行うことを特徴とする請求項８記載のフェルールの製造方法。
10. 　請求項１から請求項７のいずれかに記載のフェルールを用いたフェルール付きファイバリボンであって、
    　複数の前記孔に、光ファイバがそれぞれ挿入されて接着剤によってフェルールに固定されていることを特徴とするフェルール付きファイバリボン。
11. 　先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、
    　前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、
    　前記光ファイバが挿入される複数の孔と、
    　位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、
    　を具備し、
    　前記フェルールを、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、
    　光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、
    　接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、
    　前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さの前記光ファイバを突出させる工程と、
    　を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法。
12. 　研磨工程後に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程を具備することを特徴とする請求項１１記載のフェルール付きファイバリボンの製造方法。
13. 　研磨後であって熱処理前の前記フェルールの端面からの前記光ファイバの突出量を５μｍ以上とすることを特徴とする請求項１２記載のフェルール付きファイバリボンの製造方法。
14. 　研磨工程前に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程を具備することを特徴とする請求項１１記載のフェルール付きファイバリボンの製造方法。
15. 　先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、
    　前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、
    　前記光ファイバが挿入される複数の孔と、
    　位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、
    　を具備し、
    　前記光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、
    　接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、
    　前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さ以上の前記光ファイバを突出させる工程と、
    　研磨工程後に、２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、
    　を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法。
16. 　研磨後であって熱処理前の前記フェルールの端面からの前記光ファイバの突出量を５μｍ以上とすることを特徴とする請求項１５記載のフェルール付きファイバリボンの製造方法。
17. 　先端側が接続端面となる光コネクタ用のフェルールの内部に光ファイバが固定されたフェルール付きファイバリボンの製造方法であって、
    　前記フェルールは、熱可塑性樹脂に、少なくとも無機粒子を含む充填材が添加された樹脂組成物で構成され、
    　前記光ファイバが挿入される複数の孔と、
    　位置決め用のガイドピンが挿入される一対のガイド孔と、
    　を具備し、
    　前記光ファイバを前記フェルールに挿入する工程と、
    　接着剤注入窓から接着剤を注入し、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程と、
    　２３０℃以上２６０℃以下で１分以上の熱処理を行う工程と、
    　熱処理後に、前記フェルールの先端面を研磨して、前記フェルールの端面から所定長さの前記光ファイバを突出させる工程と、
    　を具備することを特徴とするフェルール付きファイバリボンの製造方法。
     

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