WO2024253098A1 - ガラス基板および光接続部品 - Google Patents

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WO2024253098A1
WO2024253098A1 PCT/JP2024/020393 JP2024020393W WO2024253098A1 WO 2024253098 A1 WO2024253098 A1 WO 2024253098A1 JP 2024020393 W JP2024020393 W JP 2024020393W WO 2024253098 A1 WO2024253098 A1 WO 2024253098A1
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hole
glass fiber
glass
glass substrate
diameter
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PCT/JP2024/020393
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拓也 石田
哲也 中西
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means

Definitions

  • the present disclosure relates to a glass substrate and an optical connecting component.
  • Patent Document 1 discloses a porous glass plate that holds a plurality of glass fibers.
  • This porous glass plate has a glass plate body in which a plurality of through holes are formed, into which the glass fibers are respectively inserted.
  • the glass plate body is formed, for example, by a process that combines laser modification and etching, or by using a hole-drilling technique that uses a laser.
  • a glass substrate includes a first surface and a second surface located opposite the first surface, and comprises a substrate body formed of a glass material.
  • the substrate body is formed with at least one through hole penetrating from the first surface to the second surface and into which at least one glass fiber can be inserted.
  • the outer diameter of the glass fiber is 125 ⁇ m or less.
  • the inner diameter of the through hole is larger than the outer diameter of the glass fiber, and the surface roughness Rz of the inner surface of the through hole is 1 ⁇ m or less.
  • the ratio of the inner diameter of the through hole to the surface roughness Rz is 127 or less.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which an optical connecting part according to the present embodiment is connected to an electronic part.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the optical connecting part of FIG.
  • FIG. 2B is a plan view of the optical connecting part in FIG. 2A as viewed from the electronic part side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a glass substrate provided in the optical connecting part of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion of the glass substrate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a method of calculating the surface roughness Rz.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state in which glass fibers are inserted into the through-holes of the glass substrate of FIG.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state in which glass fibers are inserted into the through-holes of the glass substrate of FIG.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the glass substrate taken along line A1-A1 in FIG. 6A.
  • FIG. 7A is an enlarged perspective view showing another example of a glass substrate.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the glass substrate taken along line A2-A2 in FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a plan view showing another example of the shape of the through hole in the glass substrate.
  • the manufacturing method tends to cause surface roughness on the inner surface of the through hole.
  • the unevenness causes stress concentration on the glass fiber, which may cause damage such as breakage of the glass fiber.
  • the inner diameter of the through hole is increased in this way, the positional accuracy of the glass fiber inserted into the through hole may be reduced.
  • the present disclosure provides a glass substrate and optical connection components that can increase the positional accuracy of the glass fiber while reducing damage to the glass fiber.
  • a glass substrate includes a first surface and a second surface opposite to the first surface, and includes a substrate body formed of a glass material.
  • the substrate body is formed with at least one through hole penetrating from the first surface to the second surface and into which at least one glass fiber can be inserted.
  • the outer diameter of the glass fiber is 125 ⁇ m or less.
  • the inner diameter of the through hole is larger than the outer diameter of the glass fiber.
  • the surface roughness Rz of the inner surface of the through hole is 1 ⁇ m or less.
  • the ratio of the inner diameter of the through hole to the surface roughness Rz is 127 or less.
  • the above glass substrate holds the glass fiber so that the glass fiber is maintained at a predetermined connection position relative to the electronic component to which it is connected.
  • the optical coupling efficiency of the glass fiber to such an electronic substrate depends greatly on the positional accuracy of the glass fiber. For example, a positional deviation of the glass fiber on the order of ⁇ m can cause a large optical connection loss of the glass fiber. From the viewpoint of reducing such optical connection loss, it is desirable that the position of the glass fiber is precisely maintained on the order of ⁇ m.
  • the surface roughness Rz of the inner surface of the through hole into which the glass fiber is inserted is set to 1 ⁇ or less, and further, assuming that a glass fiber having a standard outer diameter of 125 ⁇ m or less is inserted into the through hole, the ratio of the inner diameter of the through hole to the surface roughness Rz is set to 127 or less.
  • the inner diameter of the through hole can be made as small as possible to a degree that does not cause damage to the glass fiber due to stress concentration on the glass fiber due to unevenness that may be formed on the inner surface of the through hole, and to a degree that allows adhesive between the inner surface of the through hole and the glass fiber.
  • the maximum height of the convex portion that can be formed on the inner surface and the minimum space that can accommodate the adhesive injected into the through hole can be maintained between the inner surface of the through hole and the glass fiber, while minimizing the positional deviation of the glass fiber inserted into the through hole on the order of ⁇ m.
  • the substrate body may be formed with a plurality of through holes into which a plurality of glass fibers can be inserted, respectively.
  • the substrate body may be formed with a plurality of through holes into which a plurality of glass fibers can be inserted, respectively.
  • a plurality of convex portions may be formed on the inner surface of the through hole along the extending direction of the through hole and the circumferential direction of the through hole.
  • the arrangement pitch of two adjacent convex portions in the extending direction may be larger than the arrangement pitch of two adjacent convex portions in the circumferential direction.
  • the number of convex portions formed along the extending direction can be reduced compared to the case where the arrangement pitch of each convex portion in the extending direction is equal to the arrangement pitch of each convex portion in the circumferential direction.
  • the through hole may include an expanded portion connected to the first surface and expanding in diameter as it approaches the first surface.
  • the inner surface of the expanded portion may be curved so as to move away from the central axis as it approaches the first surface.
  • the through hole includes an expanded portion that expands in diameter as it approaches the first surface, and the inner surface of the expanded portion is curved so as to move away from the central axis as it approaches the first surface.
  • the through hole includes an expanded portion that expands in diameter as it approaches the first surface, and the inner surface of the expanded portion is curved so as to move away from the central axis as it approaches the first surface.
  • the inner surface of the enlarged diameter portion may be bent at the cut surface so that the curvature of the inner surface increases as it approaches the first surface. In this case, it is possible to more reliably reduce the occurrence of stress concentration on the glass fiber due to unevenness that may be formed on the inner surface of the enlarged diameter portion, and therefore it is possible to more reliably reduce damage to the glass fiber due to stress concentration.
  • a groove extending from the first surface to the second surface may be formed.
  • the groove formed on the inner surface of the through hole can be used as an escape groove to allow excess adhesive injected into the through hole to escape in order to fix the glass fiber to the substrate body.
  • this escape groove it is not necessary to make adjustments such as designing the through hole to be large in advance in consideration of the amount of adhesive injected into the through hole, and it is possible to make the inner diameter of the through hole as small as possible while maintaining the shape of the inner surface of the through hole in a shape corresponding to the shape of the glass fiber. This makes it possible to more reliably obtain the above-mentioned effect of increasing the positional accuracy of the glass fiber inserted into the through hole.
  • An optical connection part may include a glass substrate as described in any one of (1) to (6) above, and a glass fiber inserted into the through hole and fixed to the substrate body with an adhesive. Since this optical connection part includes any one of the glass substrates described above, as described above, it is possible to increase the positional accuracy of the glass fiber while reducing the occurrence of damage to the glass fiber.
  • the glass fiber may include a first straight portion that extends along the extension direction of the through hole and is inserted into the through hole, a second straight portion that extends along a cross direction that crosses the extension direction, and a curved portion that extends between the first straight portion and the second straight portion while curving to connect the first straight portion and the second straight portion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical connection part 1 according to this embodiment connected to an electronic board 2.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the optical connection part 1 of FIG. 1.
  • FIG. 2B is a plan view of the optical connection part 1 of FIG. 2A as seen from the electronic board 2 side.
  • the optical connection part 1 includes, for example, a fiber ribbon 10 and a fiber fixing part 20.
  • the fiber ribbon 10 has a curved portion in the middle, and a first end of the fiber ribbon 10 is connected to the electronic board 2 via the fiber fixing part 20.
  • a second end of the fiber ribbon 10 is connected to on-site wiring, for example, via a connector.
  • the electronic board 2 may be, for example, a chip board such as a silicon photonics chip (SPC) that inputs and outputs light.
  • SPC silicon photonics chip
  • the fiber ribbon 10 includes, for example, a plurality of optical fibers 13 arranged in a row along the Y-axis direction, and a coating resin layer 15 that collectively coats the plurality of optical fibers 13 with a ribbon resin.
  • Each of the plurality of optical fibers 13 may be, for example, a single-core optical fiber having a single core, or a multi-core optical fiber having multiple cores.
  • Each optical fiber 13 includes at least a glass fiber 11.
  • the glass fiber 11 includes, for example, a straight portion P1 (an example of a "second straight portion” in the present disclosure), a curved portion P2, and a straight portion P3 (an example of a "first straight portion” in the present disclosure).
  • the straight portion P1 extends from the coating resin layer 15 in the X-axis direction (an example of a "crossing direction” in the present disclosure).
  • the curved portion P2 is bent from the straight portion P1 in the Z-axis direction (an example of an "extending direction” in the present disclosure).
  • the straight portion P3 extends from the curved portion P2 in the Z-axis direction and is connected to the fiber fixing component 20.
  • the curved portion P2 extends between the straight portion P1 and the straight portion P3 while curving to connect the straight portion P1 and the straight portion P3.
  • the curved portion P2 is formed, for example, by heating the glass fiber 11.
  • the fiber fixing part 20 includes at least a glass substrate 25.
  • the glass substrate 25 is placed on the electronic substrate 2 and holds each glass fiber 11 connected to the electronic substrate 2.
  • the fiber fixing part 20 may further include a ferrule that is placed on the glass substrate 25 and supports each glass fiber 11.
  • the glass substrate 25 is fixed to the electronic substrate 2 by, for example, an ultraviolet-curing adhesive.
  • the glass substrate 25 is formed of a glass material that is capable of transmitting ultraviolet light. Examples of materials for the glass substrate 25 include fused quartz glass and borosilicate glass. Being capable of transmitting ultraviolet light means, for example, that a transmittance of 10% or more is achieved when a material with a thickness of 1 mm is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or more and 400 nm or less.
  • the glass substrate 25 includes, for example, a rectangular plate-shaped substrate body 26.
  • the substrate body 26 includes a rectangular front surface 26a (an example of the "first surface” of the present disclosure) and a rectangular back surface 26b (an example of the "second surface” of the present disclosure) disposed on the opposite side to the front surface 26a.
  • the front surface 26a and the back surface 26b extend along the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and are aligned along the Z-axis direction.
  • the back surface 26b faces the electronic substrate 2 (see FIG. 1) in the Z-axis direction.
  • the back surface 26b is fixed to the electronic substrate 2 with, for example, the above-mentioned ultraviolet-curing adhesive.
  • the thickness of the substrate body 26 between the front surface 26a and the back surface 26b may be, for example, about 1 mm.
  • the substrate body 26 has a plurality of through holes 27 formed therein, penetrating in the Z-axis direction from the rear surface 26b to the front surface 26a.
  • the plurality of through holes 27 are arranged in a line along the Y-axis direction so as to correspond to the plurality of glass fibers 11 (see FIG. 1) arranged along the Y-axis direction.
  • the shape of each through hole 27 as viewed along the Z-axis direction is, for example, circular.
  • the inner diameter D27 (see FIG. 4) of each through hole 27 may be constant at each position along the Z-axis direction. That is, each through hole 27 may have a constant inner diameter D27 from the front surface 26a to the rear surface 26b.
  • Each through hole 27 can be made, for example, by using a laser-based hole-making technique.
  • a process that combines photolithography and dry etching such as reactive ion etching (RIE) may be used.
  • RIE reactive ion etching
  • each through hole 27 is formed by laser irradiation and etching.
  • a part of the substrate body 26 is modified by laser irradiation, and the modified part is removed by etching.
  • each through hole 27 is formed in the substrate body 26.
  • the inner surface 27a has surface roughness due to the formation method, such as laser irradiation and etching. As a result, fine irregularities are formed on the inner surface 27a.
  • FIG. 4 shows multiple protrusions 27b formed on the inner surface 27a, but in reality, multiple recesses are also formed on the inner surface 27a.
  • the multiple protrusions 27b are arranged side by side on the inner surface 27a, for example, along the Z-axis direction in which the central axis CL of the through hole 27 extends, and along the circumferential direction D centered on the central axis CL.
  • Each protrusion 27b has a shape that extends in the Z-axis direction, for example.
  • the arrangement pitch W1 of two adjacent convex portions 27b in the Z-axis direction is larger than the arrangement pitch W2 of two adjacent convex portions 27b in the circumferential direction D.
  • the arrangement pitches W1, W2 of two adjacent convex portions 27b may be, for example, the distance between the centers of the two convex portions 27b when viewed along the normal direction of the inner surface 27a.
  • the degree of unevenness of the inner surface 27a can be evaluated, for example, by the surface roughness Rz.
  • the surface roughness Rz is calculated as the sum of the maximum peak height and the maximum valley depth of the profile curve over the reference length.
  • Surface roughness Rz refers to the maximum height roughness defined in JIS B 0601:2013 "Geometric characteristics of products (GPS) - Surface quality: Profile curve method - Terms, definitions and surface quality parameters".
  • Surface roughness Rz is a value measured in accordance with the description in JIS B 0601:2013.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a method for calculating surface roughness Rz.
  • the horizontal axis of FIG. 5 indicates the position of the inner surface 27a along the circumferential direction D of the through hole 27.
  • the vertical axis of FIG. 5 indicates the height of the unevenness of the inner surface 27a.
  • the height of the highest convex portion 27b (maximum peak height) is represented as Zp
  • the depth of the lowest concave portion maximum valley depth
  • the surface roughness Rz is defined as the difference between the maximum peak height Zp and the maximum valley depth Zv (Zp-Zv).
  • the glass fiber 11 inserted into the through hole 27 may come into contact with the convex portions 27b of the inner surface 27a, causing stress concentration at the contact points between the glass fiber 11 and the convex portions 27b.
  • stress concentration may cause damage to the glass fiber 11, such as breakage. Therefore, from the perspective of reducing damage to the glass fiber 11, it is desirable for the surface roughness Rz of the inner surface 27a to be small.
  • the surface roughness Rz of the inner surface 27a is set to 0 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the upper limit of the surface roughness Rz is not limited to 1 ⁇ m or less, and may be a value of 0.8 ⁇ m or less, 0.6 ⁇ m or less, or 0.4 ⁇ m or less.
  • the inner diameter D27 of the through hole 27 is set to be smaller according to the surface roughness Rz.
  • the inner diameter D27 is set so that the ratio of the inner diameter D27 to the surface roughness Rz is 127 or less. For example, when the surface roughness Rz is 1 ⁇ m, the inner diameter D27 of the through hole 27 may be 127 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz of the inner surface 27a can be adjusted by changing the laser irradiation conditions and etching conditions when forming the through-holes 27 in the substrate body 26. For example, by changing the irradiation pitch when irradiating the substrate body 26 with a laser and changing the etching process time, it is possible to obtain an inner surface 27a with a surface roughness Rz of 1 ⁇ m or less.
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state in which glass fibers 11 are inserted into each through hole 27 of the glass substrate 25 of FIG. 4.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the glass substrate 25 taken along line A1-A1 of FIG. 6A.
  • each glass fiber 11 includes a core 11a and a cladding 11b surrounding the core 11a.
  • the core 11a and the cladding 11b include, for example, silica-based glass.
  • the outer diameter D11 of each glass fiber 11 may be, for example, 125 ⁇ m.
  • the outer diameter D11 of each glass fiber 11 may be, for example, 80 ⁇ m or more and 125 ⁇ m or less.
  • each glass fiber 11 is inserted into each through-hole 27 from the surface 26a of the substrate body 26, and an ultraviolet-curing adhesive A is injected into each through-hole 27.
  • an ultraviolet-curing adhesive A is injected into each through-hole 27.
  • each glass fiber 11 is fixed to the substrate body 26.
  • the core 11a of each glass fiber 11 fixed to the substrate body 26 is optically connected to each input/output unit of the electronic board 2 (see FIG. 1) on which the substrate body 26 is mounted.
  • the outer diameter D11 of the glass fiber 11 is 125 ⁇ m
  • the inner diameter D27 of the through hole 27 is 127 ⁇ m
  • the surface roughness Rz is 1 ⁇ m or less.
  • the gap G1 between the glass fiber 11 and the inner surface 27a is 2 ⁇ m.
  • the maximum height H of the convex portion 27b from the inner surface 27a is 1 ⁇ m, so that a gap G2 of at least 1 ⁇ m is maintained between the convex portion 27b and the glass fiber 11. In this case, it is possible to insert the glass fiber 11 into the through hole 27 while reducing the occurrence of damage to the glass fiber 11 caused by the stress concentration on the glass fiber 11 by the convex portion 27b.
  • the glass fiber 11 is fixed to the substrate body 26 by adhesive A, so a space capable of injecting adhesive A is required between the glass fiber 11 and the inner surface 27a.
  • a gap G2 of at least 1 ⁇ m is maintained between the glass fiber 11 and the convex portion 27b, so a space capable of injecting adhesive A is maintained between the glass fiber 11 and the inner surface 27a. Therefore, in this embodiment, it is possible to insert the glass fiber 11 into the through hole 27 without damaging the glass fiber 11, while maintaining a space capable of accepting adhesive A between the glass fiber 11 and the inner surface 27a.
  • the glass substrate 25 holds the glass fiber 11 so that the glass fiber 11 is maintained at a predetermined connection position relative to the electronic substrate 2.
  • the optical coupling efficiency of the glass fiber 11 relative to the electronic substrate 2 depends heavily on the positional accuracy of the glass fiber 11.
  • a positional deviation of the glass fiber 11 on the order of ⁇ m can cause a large optical connection loss of the glass fiber 11. From the viewpoint of reducing such optical connection loss, it is desirable that the position of the glass fiber 11 is precisely maintained on the order of ⁇ m.
  • the surface roughness Rz of the inner surface 27a into which the glass fiber 11 is inserted is set to 1 ⁇ or less, and furthermore, assuming that a glass fiber 11 having a standard outer diameter D11 of 125 ⁇ m or less is inserted into the through hole 27, the ratio of the inner diameter D27 of the through hole 27 to the surface roughness Rz is set to 127 or less.
  • the inner diameter D27 of the through hole 27 can be made as small as possible to prevent damage to the glass fiber 11 due to stress concentration on the glass fiber 11 by the convex portion 27b of the inner surface 27a, and to a degree that allows adhesive A to be applied between the inner surface 27a and the glass fiber 11.
  • the substrate body 26 is formed with a plurality of through holes 27 into which the plurality of glass fibers 11 can be inserted.
  • the substrate body 26 is formed with a plurality of through holes 27 into which the plurality of glass fibers 11 can be inserted.
  • the arrangement pitch W1 of two adjacent convex portions 27b in the Z-axis direction is larger than the arrangement pitch W2 of two adjacent convex portions 27b in the circumferential direction D.
  • the number of convex portions 27b formed along the Z-axis direction can be reduced compared to the case where the arrangement pitch W1 of each convex portion 27b in the Z-axis direction is equal to the arrangement pitch W2 of each convex portion 27b in the circumferential direction D.
  • the number of convex portions 27b that the glass fiber 11 comes into contact with while inserting the glass fiber 11 into the through hole 27 along the Z-axis direction from the front surface 26a to the back surface 26b can be reduced.
  • the opportunity for stress concentration to occur in the glass fiber 11 due to contact of the glass fiber 11 with the convex portions 27b can be reduced, and damage to the glass fiber 11 caused by stress concentration can be more reliably reduced.
  • the optical connection part 1 includes a glass substrate 25 and a glass fiber 11 that is inserted into the through hole 27 and fixed to the substrate body 26 with adhesive A. Because the optical connection part 1 includes the above-mentioned glass substrate 25, as described above, it is possible to increase the positional accuracy of the glass fiber 11 while reducing the occurrence of damage to the glass fiber 11.
  • the glass fiber 11 includes a straight portion P1 that extends along the Z-axis direction and is inserted into the through hole 27, a straight portion P3 that extends along the X-axis direction, and a curved portion P2 that extends between the straight portion P1 and the straight portion P3 while curving to connect the straight portion P1 and the straight portion P3.
  • a straight portion P1 that extends along the Z-axis direction and is inserted into the through hole 27, a straight portion P3 that extends along the X-axis direction, and a curved portion P2 that extends between the straight portion P1 and the straight portion P3 while curving to connect the straight portion P1 and the straight portion P3.
  • FIG. 7A is an enlarged perspective view of glass substrate 25A, which is another example of glass substrate 25.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of glass substrate 25A taken along line A2-A2 in FIG. 7A.
  • the difference between glass substrate 25A in FIG. 7A and glass substrate 25 in the embodiment described above is the shape of each of the through holes formed in the substrate body.
  • each through hole 27A of the substrate body 26A includes a constant diameter portion P21 and an expanding diameter portion P22.
  • the constant diameter portion P21 extends in the Z-axis direction from the back surface 26b to the front surface 26a and has a constant inner diameter.
  • the expanding diameter portion P22 extends in the Z-axis direction from the constant diameter portion P21 to the front surface 26a and expands in diameter as it approaches the front surface 26a.
  • the inner diameter D21 of the constant diameter portion P21 is set to be, for example, larger than the outer diameter D11 of the glass fiber 11 (see FIG. 6A) and the inner diameter D21 relative to the surface roughness Rz is 127 ⁇ m or less. For example, if the outer diameter D11 of the glass fiber 11 is 125 ⁇ m and the surface roughness Rz is 1 ⁇ m or less, the inner diameter D21 of the constant diameter portion P21 may be 127 ⁇ m.
  • the inner diameter D22 of the expanded diameter portion P22 gradually increases as it approaches the surface 26a from the constant diameter portion P21.
  • the inner surface 27a of the expanded diameter portion P22 is curved so as to move away from the central axis CL of the through hole 27A as it approaches the surface 26a.
  • the closer the inner surface 27a of the expanded diameter portion P22 is to the surface 26a the larger the distance d22 in the X-axis direction between the inner surface 27a and the central axis CL of the through hole 27A becomes.
  • the cross section of FIG. 7B is a cut surface of the substrate body 26 cut along the central axis CL of the through hole 27A, i.e., a cut surface of the substrate body 26 taken on a plane passing through the central axis CL of the through hole 27A.
  • the inner surface 27a of the expanded diameter portion P22 is bent so that the curvature of the inner surface 27a increases as it approaches the surface 26a.
  • the curvature of the inner surface 27a is minimum at the connection portion P23 between the expanded diameter portion P22 and the constant diameter portion P21, and is maximum at the surface 26a.
  • the inner diameter D22 of the expanded diameter portion P22 at the surface 26a is larger than the inner diameter D21 of the constant diameter portion P21.
  • the inner diameter D22 of the expanded diameter portion P22 at the surface 26a may be 250 ⁇ m or less.
  • the unevenness that may be formed on the inner surface 27a is omitted, but in reality, unevenness may be formed on the inner surface 27a as in the above-mentioned embodiment.
  • through hole 27A includes expanding portion P22 whose diameter expands as it approaches surface 26a, and inner surface 27a of expanding portion P22 is curved so as to bend away from central axis CL as it approaches surface 26a.
  • expanding portion P22 whose diameter expands as it approaches surface 26a
  • inner surface 27a of expanding portion P22 is curved so as to bend away from central axis CL as it approaches surface 26a.
  • inner surface 27a of enlarged portion P22 is bent so that the curvature of inner surface 27a increases as it approaches surface 26a. In this case, it is possible to more reliably reduce the occurrence of stress concentration on glass fiber 11 due to unevenness on inner surface 27a of enlarged portion P22, and therefore more reliably reduce damage to glass fiber 11 caused by stress concentration.
  • FIG. 8 are plan views showing other examples of the shape of the through hole 27.
  • the outer shape of the glass fiber 11 is also shown by a two-dot chain line.
  • the shape of the through hole 27 seen along the Z-axis direction may be rectangular like the through hole 27B in (a) of FIG. 8, elliptical like the through hole 27C in (b) of FIG. 8, triangular like the through hole 27D in (c) of FIG. 8, or rhombus like the through hole 27E in (d) of FIG. 8.
  • the shape of the through hole 27 seen along the Z-axis direction may be another polygon.
  • two grooves 28a, 28b may be formed in a circular through-hole 27F.
  • the two grooves 28a, 28b may extend along the Z-axis direction from the front surface 26a to the back surface 26b.
  • Each groove 28a, 28b may be formed, for example, at a pair of positions in the through-hole 27F that face each other across the central axis CL.
  • the shape of each groove 28a, 28b when viewed along the Z-axis direction may be, for example, rectangular.
  • These grooves 28a, 28b can be used as escape grooves to allow excess adhesive A for fixing the glass fiber 11 to escape.
  • escape grooves it is not necessary to make adjustments such as designing the through hole 27F to be large in advance in consideration of the amount of adhesive A injected into the through hole 27F, so the inner diameter of the through hole 27F can be made as small as possible while maintaining the shape of the through hole 27F to match the shape of the glass fiber 11. This makes it possible to more reliably obtain the above-mentioned effect of increasing the positional accuracy of the glass fiber 11 inserted into the through hole 27F.
  • three grooves 29a, 29b, 29c may be formed in the through hole 27G. The number of grooves formed in the through hole in this way can be changed as appropriate.
  • the glass substrate 25 holds one fiber ribbon 10.
  • the glass substrate of the present disclosure may hold multiple fiber ribbons.
  • the number of through holes formed in the glass substrate of the present disclosure can be changed as appropriate depending on the number of glass fibers to be inserted into the through holes.
  • the glass substrate may be formed with one through hole for holding one glass fiber.

Landscapes

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Abstract

本開示のガラス基板（２５）は、第一面（２６ａ）、および第一面（２６ａ）とは反対側に位置する第二面（２６ｂ）を含み、ガラス材料によって形成された基板本体を備える。基板本体には、第一面（２６ａ）から第二面（２６ｂ）まで貫通し、少なくとも一本のガラスファイバ（１１）を挿入可能な少なくとも一本の貫通孔（２７）が形成されている。ガラスファイバ（１１）の外径は、１２５μｍ以下である。貫通孔（２７）の内径は、ガラスファイバ（１１）の外径よりも大きい。貫通孔（２７）の内面の表面粗さＲｚは、１μｍ以下である。表面粗さＲｚに対する貫通孔（２７）の内径の比率は、１２７以下である。

Description

ガラス基板および光接続部品
　本開示は、ガラス基板および光接続部品に関する。
　本出願は、２０２３年６月９日出願の日本出願第２０２３－０９５６７７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
　特許文献１は、複数のガラスファイバを保持する多孔ガラス板を開示する。この多孔ガラス板は、複数のガラスファイバがそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成されたガラス板本体を有する。ガラス板本体は、例えば、レーザー改質とエッチングとを組み合わせたプロセス、或いはレーザーを用いた孔空け技術を用いて形成される。
国際公開第２０２０／０２７１２５号
　本開示の一実施形態に係るガラス基板は、第一面、および第一面とは反対側に位置する第二面を含み、ガラス材料によって形成された基板本体を備える。基板本体には、第一面から第二面まで貫通し、少なくとも一本のガラスファイバを挿入可能な少なくとも一本の貫通孔が形成されている。ガラスファイバの外径は、１２５μｍ以下である。貫通孔の内径は、ガラスファイバの外径よりも大きく、貫通孔の内面の表面粗さＲｚは、１μｍ以下である。表面粗さＲｚに対する貫通孔の内径の比率は、１２７以下である。
図１は、本実施形態に係る光接続部品が電子部品に接続された状態を示す斜視図である。 図２Ａは、図１の光接続部品を示す斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの光接続部品を電子部品側から見た平面図である。 図３は、図１の光接続部品が備えるガラス基板を示す斜視図である。 図４は、図３のガラス基板の一部を拡大して示す斜視図である。 図５は、表面粗さＲｚの算出方法を説明するためのグラフである。 図６Ａは、図４のガラス基板の各貫通孔にガラスファイバが挿入された状態を示す斜視図である。 図６Ｂは、図６ＡのＡ１－Ａ１線に沿ったガラス基板の断面図である。 図７Ａは、ガラス基板の別例を拡大して示す斜視図である。 図７Ｂは、図７ＡのＡ２－Ａ２線に沿ったガラス基板の断面図である。 図８は、ガラス基板の貫通孔の形状の別例を示す平面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　上述したような製造方法を用いてガラス板本体に貫通孔を形成した場合、その製造方法に起因して貫通孔の内面に表面荒れが発生する傾向がある。表面荒れによって貫通孔の内面に凹凸が形成されると、凹凸によるガラスファイバへの応力集中の発生に起因して、ガラスファイバに断線などの損傷が生じ得る。このようなガラスファイバの損傷の発生を低減するために、例えば、貫通孔の内面に生じ得る凹凸の高さを加味して貫通孔の内径を予め大きくすることが考えられる。しかしながら、このように貫通孔の内径を大きくすると、貫通孔に挿入されるガラスファイバの位置精度が低下するおそれがある。
　本開示は、ガラスファイバの損傷を低減しつつ、ガラスファイバの位置精度を高めることができるガラス基板および光接続部品を提供する。
［本開示の効果］
　本開示によるガラス基板および光接続部品によれば、ガラスファイバの損傷を低減しつつ、ガラスファイバの位置精度を高めることができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
　（１）本開示の一実施形態に係るガラス基板は、第一面、および第一面とは反対側に位置する第二面を含み、ガラス材料によって形成された基板本体を備える。基板本体には、第一面から第二面まで貫通し、少なくとも一本のガラスファイバを挿入可能な少なくとも一本の貫通孔が形成されている。ガラスファイバの外径は、１２５μｍ以下である。貫通孔の内径は、ガラスファイバの外径よりも大きい。貫通孔の内面の表面粗さＲｚは、１μｍ以下である。表面粗さＲｚに対する貫通孔の内径の比率は、１２７以下である。
　上記のガラス基板は、例えば、接続相手の電子部品に対してガラスファイバが所定の接続位置に維持されるように、ガラスファイバを保持する。このような電子基板に対するガラスファイバの光結合効率は、ガラスファイバの位置精度に大きく依存する。例えば、ガラスファイバのμｍオーダーの位置ずれが、ガラスファイバの大きな光接続損失を生じさせ得る。このような光接続損失を低減する観点からは、ガラスファイバの位置がμｍオーダーで精密に維持されていることが望ましい。上記のガラス基板では、ガラスファイバが挿入される貫通孔の内面の表面粗さＲｚが１μ以下に設定され、更に、標準的な１２５μｍ以下の外径を有するガラスファイバが貫通孔に挿入されることを想定して、表面粗さＲｚに対する貫通孔の内径の比率が１２７以下に設定されている。この場合、貫通孔の内面に形成され得る凹凸によるガラスファイバへの応力集中に起因するガラスファイバの損傷が生じない程度に、且つ貫通孔の内面とガラスファイバとの間に接着剤を許容可能な程度に、貫通孔の内径を極力小さくできる。つまり、内面に形成され得る最大高さの凸部、および貫通孔に注入される接着剤を許容可能な最小限のスペースを、貫通孔の内面とガラスファイバとの間に維持しながら、貫通孔に挿入されるガラスファイバの位置ずれをμｍオーダーで極力小さくできる。その結果、貫通孔の凹凸によるガラスファイバへの応力集中に起因するガラスファイバの損傷の発生を低減しつつ、ガラス基板に保持されるガラスファイバの位置精度を高めることが可能となる。
　（２）上記（１）に記載のガラス基板において、基板本体には、複数のガラスファイバをそれぞれ挿入可能な複数の貫通孔が形成されていてもよい。この場合、複数のガラスファイバのそれぞれの損傷の発生を低減しつつ、ガラス基板に保持される各ガラスファイバの位置精度を高めることが可能となるので、上述した効果を効果的に得ることができる。
　（３）上記（１）又は（２）に記載のガラス基板において、貫通孔の内面には、貫通孔が延びる延在方向及び貫通孔の周方向に沿って並ぶ複数の凸部が形成されていてもよい。延在方向において互いに隣り合う二つの凸部の配列ピッチは、周方向において互いに隣り合う二つの凸部の配列ピッチよりも大きくてもよい。この場合、延在方向の各凸部の配列ピッチと周方向の各凸部の配列ピッチとが等しい場合に比べて、延在方向に沿って形成される凸部の数を減らすことができる。つまり、第一面から第二面までガラスファイバを貫通孔へ延在方向に沿って挿入させる間にガラスファイバが接触する凸部の数を減らすことができる。その結果、凸部によってガラスファイバに応力集中が発生する機会を低減でき、応力集中に起因するガラスファイバの損傷をより確実に低減できる。
　（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載のガラス基板において、貫通孔は、第一面に接続され、第一面に近づくにつれて拡径する拡径部を含んでもよい。貫通孔の中心軸を通る平面での基板本体の切断面において、拡径部の内面は、第一面に近づくにつれて中心軸から遠ざかるように曲げられた曲線状であってもよい。例えば、ガラスファイバを第一面から貫通孔に挿入する場合に、第一面付近の貫通孔の内面に形成され得る凹凸によってガラスファイバに応力集中が生じやすい。これに対し、上記の構成では、貫通孔が、第一面に近づくにつれて拡径する拡径部を含んでおり、拡径部の内面は、第一面に近づくにつれて中心軸から遠ざかるように曲げられた曲線状である。この場合、拡径部の内面に形成され得る凹凸によるガラスファイバへの応力集中の発生を低減できるので、応力集中に起因するガラスファイバの損傷をより確実に低減することが可能となる。
　（５）上記（４）に記載のガラス基板において、切断面において、拡径部の内面は、第一面に近づくにつれて内面の曲率が大きくなるように曲げられていてもよい。この場合、拡径部の内面に形成され得る凹凸によるガラスファイバへの応力集中の発生をより確実に低減できるので、応力集中に起因するガラスファイバの損傷をより一層確実に低減することが可能となる。
　（６）上記（１）から（５）のいずれかに記載のガラス基板において、第一面から第二面にわたって延びる溝が形成されていてもよい。この場合、貫通孔の内面に形成される溝は、ガラスファイバを基板本体に固定するために貫通孔に注入される接着剤の余剰分を逃がす逃げ溝として利用できる。この逃げ溝を利用すれば、貫通孔への接着剤の注入量を考慮して貫通孔を予め大きく設計するなどの調整をしなくて済むため、貫通孔の内面の形状をガラスファイバの形状に対応した形状に維持しつつ、貫通孔の内径を極力小さくすることができる。これにより、貫通孔に挿入されるガラスファイバの位置精度を高めるとの上述した効果をより確実に得ることができる。
　（７）本開示の一実施形態に係る光接続部品は、上記（１）から（６）のいずれかに記載のガラス基板と、貫通孔に挿入され、接着剤で基板本体に固定されているガラスファイバと、を備えてもよい。この光接続部品は、上述したいずれかのガラス基板を備えるので、上述したように、ガラスファイバの損傷の発生を低減しつつ、ガラスファイバの位置精度を高めることが可能となる。
　（８）上記（７）に記載の光接続部品において、ガラスファイバは、貫通孔が延びる延在方向に沿って延び、貫通孔に挿入された第一直線部分と、延在方向に交差する交差方向に沿って延びる第二直線部分と、第一直線部分と第二直線部分との間において、湾曲しながら第一直線部分と第二直線部分とを結ぶように延びる湾曲部分と、を含んでもよい。この場合、ガラスファイバの低背化を図りつつ、ガラスファイバの損傷の低減およびガラスファイバの位置精度向上という上述した効果を得ることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示に係るガラス基板および光接続部品の具体例を、以下で図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の例示に限定されるものではなく、請求の範囲に示され、請求の範囲と均等の範囲における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面について、理解の容易化のため、一部が簡略化または誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。図面には必要に応じてＸＹＺ座標系が示される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、互いに交差（例えば直交）する。
　図１は、本実施形態に係る光接続部品１が電子基板２に接続された状態を示す斜視図である。図２Ａは、図１の光接続部品１を示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの光接続部品１を電子基板２側から見た平面図である。
　図１に示されるように、光接続部品１は、例えば、ファイバリボン１０と、ファイバ固定部品２０と、を備える。ファイバリボン１０は、その途中に湾曲部分を有しており、ファイバリボン１０の第１端は、ファイバ固定部品２０を介して電子基板２に接続されている。ファイバリボン１０の第２端は、例えばコネクタを介して構内配線に接続される。電子基板２は、例えば、光の入出力を行うシリコンフォトニクスチップ（ＳＰＣ：Silicon Photonics Chip）などのチップ基板としてよい。
　ファイバリボン１０は、例えば、Ｙ軸方向に沿って一列に並べられた複数の光ファイバ１３と、複数の光ファイバ１３をリボン用樹脂によってまとめて被覆する被覆樹脂層１５と、を備える。複数の光ファイバ１３のそれぞれは、例えば、単一コアを有するシングルコア光ファイバであってもよいし、複数のコアを有するマルチコア光ファイバであってもよい。各光ファイバ１３は、ガラスファイバ１１を少なくとも含む。
　図２Ａに示されるように、ガラスファイバ１１は、例えば、直線部分Ｐ１（本開示の「第二直線部分」の一例）と、湾曲部分Ｐ２と、直線部分Ｐ３（本開示の「第一直線部分」の一例）と、を含む。直線部分Ｐ１は、被覆樹脂層１５からＸ軸方向（本開示の「交差方向」の一例）に延びている。湾曲部分Ｐ２は、直線部分Ｐ１からＺ軸方向（本開示の「延在方向」の一例）に曲げられている。直線部分Ｐ３は、湾曲部分Ｐ２からＺ軸方向に延び、ファイバ固定部品２０に連結されている。湾曲部分Ｐ２は、直線部分Ｐ１と直線部分Ｐ３との間において、湾曲しながら直線部分Ｐ１と直線部分Ｐ３とを結ぶように延びている。湾曲部分Ｐ２は、例えば、ガラスファイバ１１の加熱により形成される。
　ファイバ固定部品２０は、少なくともガラス基板２５を含む。ガラス基板２５は、電子基板２上に載置され、電子基板２に接続される各ガラスファイバ１１を保持する。ファイバ固定部品２０は、ガラス基板２５上に載置されて各ガラスファイバ１１を支持するフェルールを更に含んでもよい。ガラス基板２５は、例えば、紫外線硬化型の接着剤によって電子基板２に固定されている。ガラス基板２５は、紫外線を透過可能なガラス材料によって形成されている。ガラス基板２５の材料としては、例えば、溶融石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。紫外線を透過可能とは、例えば、厚さ１ｍｍの材料に波長３５０ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下の紫外線を照射したときの透過率が１０％以上であることをいう。
　図３は、ガラス基板２５を示す斜視図である。図４は、図３のガラス基板２５の一部を拡大して示す斜視図である。図３に示されるように、ガラス基板２５は、例えば、矩形板状の基板本体２６を含む。基板本体２６は、矩形状の表面２６ａ（本開示の「第一面」の一例）と、表面２６ａとは反対側に配置される矩形状の裏面２６ｂ（本開示の「第二面」の一例）と、を含む。表面２６ａおよび裏面２６ｂのそれぞれは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って延びており、Ｚ軸方向に沿って互いに並んでいる。裏面２６ｂは、電子基板２（図１参照）とＺ軸方向に対面する。裏面２６ｂは、例えば、上述した紫外線硬化型の接着剤で電子基板２に固定されている。表面２６ａと裏面２６ｂとの間の基板本体２６の厚さは、例えば１ｍｍ程度としてよい。
　基板本体２６には、裏面２６ｂから表面２６ａまでＺ軸方向に貫通する複数の貫通孔２７が形成されている。複数の貫通孔２７は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ複数のガラスファイバ１１（図１参照）にそれぞれ対応するように、Ｙ軸方向に沿って一列に並べられている。Ｚ軸方向に沿って見た各貫通孔２７の形状は、例えば円形状である。各貫通孔２７の内径Ｄ２７（図４参照）は、Ｚ軸方向に沿った各位置において一定であってよい。すなわち、各貫通孔２７は、表面２６ａから裏面２６ｂまで一定の内径Ｄ２７を有してよい。
　各貫通孔２７は、例えば、レーザーを用いた孔開け技術を用いて作成可能である。各貫通孔２７を形成する際、フォトリソグラフィと、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などのドライエッチングと、を組み合わせたプロセスを用いてもよい。本実施形態では、各貫通孔２７は、レーザーの照射とエッチングとを用いて形成される。例えば、レーザーの照射によって基板本体２６の一部が改質され、その改質された部分がエッチングによって除去される。その結果、基板本体２６に各貫通孔２７が形成される。
　図４に示されるように、内面２７ａには、レーザー照射およびエッチングといった形成方法に起因する表面荒れが生じている。その結果、内面２７ａには、微細な凹凸が形成されている。図４には、説明の便宜上、内面２７ａに形成される複数の凸部２７ｂが示されているが、実際には、内面２７ａには複数の凹部も形成されている。複数の凸部２７ｂは、例えば、内面２７ａにおいて、貫通孔２７の中心軸ＣＬが延びるＺ軸方向、および中心軸ＣＬを中心とする周方向Ｄに沿って、互いに並んで配置されている。各凸部２７ｂは、例えば、Ｚ軸方向に延びる形状を有する。
　図４に示される例では、Ｚ軸方向において互いに隣り合う２つの凸部２７ｂの配列ピッチＷ１は、周方向Ｄにおいて互いに隣り合う２つの凸部２７ｂの配列ピッチＷ２よりも大きい。互いに隣り合う２つの凸部２７ｂの配列ピッチＷ１，Ｗ２は、例えば、内面２７ａの法線方向に沿って見た場合における２つの凸部２７ｂの中心間の距離としてよい。
　内面２７ａの凹凸高さの程度は、例えば、表面粗さＲｚによって評価できる。表面粗さＲｚは、基準長さにおける輪郭曲線の山高さの最大値と谷深さの最大値との和によって算出される。表面粗さＲｚは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３「製品の幾何特性使用（ＧＰＳ）－表面性状：輪郭曲線方式－用語、定義及び表面性状パラメータ」で規定される最大高さ粗さを意味する。表面粗さＲｚは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３の記載に準拠して測定される値である。
　図５は、表面粗さＲｚの算出方法を説明するためのグラフである。図５の横軸は、貫通孔２７の周方向Ｄに沿った内面２７ａの位置を示している。図５の縦軸は、内面２７ａの凹凸高さを示している。図５のグラフＧ１０において、内面２７ａの周方向に沿った基準長さの中で、最も高い凸部２７ｂの高さ（最大山高さ）がＺｐとして表され、最も低い凹部の深さ（最大谷深さ）がＺｖとして表されている。この場合、表面粗さＲｚは、最大山高さＺｐと最大谷深さＺｖとの差（Ｚｐ－Ｚｖ）によって定義される。
　表面粗さＲｚの大きさ、すなわち内面２７ａの凸部２７ｂの高さによっては、貫通孔２７に挿入されるガラスファイバ１１が内面２７ａの凸部２７ｂに接触し、ガラスファイバ１１と凸部２７ｂとの接触部分において応力集中が生じるおそれがある。このような応力集中の発生は、ガラスファイバ１１に断線などの損傷を生じさせ得る。従って、ガラスファイバ１１の損傷を低減する観点から、内面２７ａの表面粗さＲｚは小さいことが望ましい。
　本実施形態において、内面２７ａの表面粗さＲｚは、０μｍ以上１μｍ以下に設定されている。表面粗さＲｚの上限値は、１μｍ以下に限らず、０．８μｍ以下、０．６μｍ以下、または０．４μｍ以下などの値であってもよい。貫通孔２７の内径Ｄ２７は、表面粗さＲｚに応じて小さくなるように設定される。本実施形態では、表面粗さＲｚに対する内径Ｄ２７の比率が１２７以下となるように、内径Ｄ２７が設定されている。例えば、表面粗さＲｚが１μｍである場合、貫通孔２７の内径Ｄ２７は、１２７μｍであってよい。
　内面２７ａの表面粗さＲｚは、基板本体２６に貫通孔２７を形成する際のレーザー照射条件およびエッチング条件の変更によって調整可能である。例えば、基板本体２６に対してレーザーを照射する際の照射ピッチの変更、およびエッチング処理時間の変更を行うことにより、１μｍ以下の表面粗さＲｚを有する内面２７ａを得ることができる。
　図６Ａは、図４のガラス基板２５の各貫通孔２７にガラスファイバ１１が挿入された状態を示す斜視図である。図６Ｂは、図６ＡのＡ１－Ａ１線に沿ったガラス基板２５の断面図である。図６Ａに示されるように、各ガラスファイバ１１は、コア１１ａと、コア１１ａを取り囲むクラッド１１ｂと、含む。コア１１ａおよびクラッド１１ｂは、例えば、石英系ガラスを含む。各ガラスファイバ１１の外径Ｄ１１は、例えば、１２５μｍとしてよい。各ガラスファイバ１１の外径Ｄ１１は、例えば、８０μｍ以上１２５μｍ以下であってよい。
　図６Ｂに示されるように、各ガラスファイバ１１は、基板本体２６の表面２６ａから各貫通孔２７に挿入され、紫外線硬化型の接着剤Ａが各貫通孔２７に注入される。この接着剤Ａが硬化することによって、各ガラスファイバ１１が基板本体２６に固定される。基板本体２６に固定された各ガラスファイバ１１のコア１１ａは、基板本体２６が搭載される電子基板２（図１参照）の各入出力部に光接続される。
　図６Ｂにおいて、ガラスファイバ１１の外径Ｄ１１が１２５μｍであり、貫通孔２７の内径Ｄ２７が１２７μｍであり、表面粗さＲｚが１μｍ以下である場合を想定する。この場合、貫通孔２７にガラスファイバ１１が挿入された状態（厳密には、ガラスファイバ１１の光軸が貫通孔２７の中心軸ＣＬに一致するように配置された状態）において、ガラスファイバ１１と内面２７ａとの隙間Ｇ１は２μｍとなる。表面粗さＲｚが１μｍ以下である場合、内面２７ａからの凸部２７ｂの最大高さＨは１μｍであるため、その凸部２７ｂとガラスファイバ１１との間には、少なくとも１μｍの隙間Ｇ２が維持される。この場合、凸部２７ｂによるガラスファイバ１１への応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷の発生を低減しながら、ガラスファイバ１１を貫通孔２７に挿入することが可能となる。
　ガラスファイバ１１は、上述したように、接着剤Ａによって基板本体２６に固定されるので、ガラスファイバ１１と内面２７ａとの間に、接着剤Ａを注入可能なスペースを要する。本実施形態では、ガラスファイバ１１と凸部２７ｂとの間に少なくとも１μｍの隙間Ｇ２が維持されているので、ガラスファイバ１１と内面２７ａとの間に接着剤Ａを注入可能なスペースが維持されている。従って、本実施形態では、ガラスファイバ１１と内面２７ａとの間に接着剤Ａを許容可能なスペースを維持しつつ、ガラスファイバ１１に損傷が生じないようにガラスファイバ１１を貫通孔２７に挿入することが可能である。
　以上に説明した、本実施形態に係るガラス基板２５および光接続部品１によって得られる効果について説明する。
　ガラス基板２５は、電子基板２に対してガラスファイバ１１が所定の接続位置に維持されるように、ガラスファイバ１１を保持する。ここで、電子基板２に対するガラスファイバ１１の光結合効率は、ガラスファイバ１１の位置精度に大きく依存する。例えば、ガラスファイバ１１のμｍオーダーの位置ずれが、ガラスファイバ１１の大きな光接続損失を生じさせ得る。このような光接続損失を低減する観点からは、ガラスファイバ１１の位置がμｍオーダーで精密に維持されていることが望ましい。
　本実施形態では、ガラスファイバ１１が挿入される内面２７ａの表面粗さＲｚが１μ以下に設定され、更に、標準的な１２５μｍ以下の外径Ｄ１１を有するガラスファイバ１１が貫通孔２７に挿入されることを想定して、表面粗さＲｚに対する貫通孔２７の内径Ｄ２７の比率が１２７以下に設定されている。この場合、内面２７ａの凸部２７ｂによるガラスファイバ１１への応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷が発生しない程度に、且つ内面２７ａとガラスファイバ１１との間に接着剤Ａを許容可能な程度に、貫通孔２７の内径Ｄ２７を極力小さくできる。
　つまり、内面２７ａの凸部２７ｂ、および貫通孔２７に注入される接着剤Ａを許容可能な最小限のスペースを、内面２７ａとガラスファイバ１１との間に維持しながら、貫通孔２７に挿入されるガラスファイバ１１の位置ずれをμｍオーダーで極力小さくできる。その結果、凸部２７ｂによるガラスファイバ１１への応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷の発生を低減しつつ、ガラス基板２５に保持されるガラスファイバ１１の位置精度を高めることが可能となる。
　本実施形態において、基板本体２６には、複数のガラスファイバ１１をそれぞれ挿入可能な複数の貫通孔２７が形成されている。この場合、複数のガラスファイバ１１のそれぞれの損傷の発生を低減しつつ、ガラス基板２５に保持される各ガラスファイバ１１の位置精度を高めることが可能となるので、上述した効果を効果的に得ることができる。
　本実施形態において、Ｚ軸方向において互いに隣り合う二つの凸部２７ｂの配列ピッチＷ１は、周方向Ｄにおいて互いに隣り合う二つの凸部２７ｂの配列ピッチＷ２よりも大きい。この場合、Ｚ軸方向の各凸部２７ｂの配列ピッチＷ１と周方向Ｄの各凸部２７ｂの配列ピッチＷ２とが等しい場合に比べて、Ｚ軸方向に沿って形成される凸部２７ｂの数を減らすことができる。つまり、表面２６ａから裏面２６ｂまでガラスファイバ１１を貫通孔２７へＺ軸方向に沿って挿入させる間にガラスファイバ１１が接触する凸部２７ｂの数を減らすことができる。その結果、凸部２７ｂへのガラスファイバ１１の接触によってガラスファイバ１１に応力集中が発生する機会を低減でき、応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷をより確実に低減できる。
　本実施形態において、光接続部品１は、ガラス基板２５と、貫通孔２７に挿入され、接着剤Ａで基板本体２６に固定されているガラスファイバ１１と、を備えている。光接続部品１は、上述したガラス基板２５を備えるので、上述したように、ガラスファイバ１１の損傷の発生を低減しつつ、ガラスファイバ１１の位置精度を高めることが可能となる。
　本実施形態において、ガラスファイバ１１は、Ｚ軸向に沿って延び、貫通孔２７に挿入された直線部分Ｐ１と、Ｘ軸方向に沿って延びる直線部分Ｐ３と、直線部分Ｐ１と直線部分Ｐ３との間において、湾曲しながら直線部分Ｐ１と直線部分Ｐ３とを結ぶように延びる湾曲部分Ｐ２と、を含んでいる。この場合、ガラスファイバ１１の低背化を図りつつ、ガラスファイバ１１の損傷の低減およびガラスファイバ１１の位置精度の向上といった上述した効果を得ることができる。
　本開示は、上述した実施形態に限られず、請求の範囲に記載された趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
　図７Ａは、ガラス基板２５の別例であるガラス基板２５Ａを拡大して示す斜視図である。図７Ｂは、図７ＡのＡ２－Ａ２線に沿ったガラス基板２５Ａの断面図である。図７Ａのガラス基板２５Ａと、上述した実施形態のガラス基板２５との相違点は、基板本体に形成される各貫通孔の形状である。
　図７Ｂに示されるように、基板本体２６Ａの各貫通孔２７Ａは、定径部Ｐ２１と、拡径部Ｐ２２と、を含む。定径部Ｐ２１は、裏面２６ｂから表面２６ａに向かってＺ軸方向に延び、一定の内径を有する。拡径部Ｐ２２は、定径部Ｐ２１から表面２６ａまでＺ軸方向に延び、表面２６ａに近づくにつれて拡径する。定径部Ｐ２１の内径Ｄ２１は、例えば、ガラスファイバ１１の外径Ｄ１１（図６Ａ参照）よりも大きく、且つ表面粗さＲｚに対する内径Ｄ２１が１２７μｍ以下となるように設定される。例えば、ガラスファイバ１１の外径Ｄ１１が１２５μｍであり、表面粗さＲｚが１μｍ以下である場合には、定径部Ｐ２１の内径Ｄ２１は、１２７μｍとしてよい。
　拡径部Ｐ２２の内径Ｄ２２は、定径部Ｐ２１から表面２６ａに近づくにつれて徐々に大きくなるように変化している。図７Ｂの断面において、拡径部Ｐ２２の内面２７ａは、表面２６ａに近づくにつれて貫通孔２７Ａの中心軸ＣＬから遠ざかるように曲げられた曲線状である。その結果、図７Ｂの断面において、拡径部Ｐ２２の内面２７ａが表面２６ａに近づくほど、内面２７ａと貫通孔２７Ａの中心軸ＣＬとのＸ軸方向の距離ｄ２２が大きくなっている。図７Ｂの断面は、貫通孔２７Ａの中心軸ＣＬに沿って切断された基板本体２６の切断面、すなわち、貫通孔２７Ａの中心軸ＣＬを通る平面での基板本体２６の切断面である。
　図７Ｂの断面において、拡径部Ｐ２２の内面２７ａは、表面２６ａに近づくほど内面２７ａの曲率が大きくなるように曲げられている。その結果、拡径部Ｐ２２と定径部Ｐ２１との接続部分Ｐ２３において内面２７ａの曲率は最小となり、表面２６ａにおいて内面２７ａの曲率は最大となる。表面２６ａにおける拡径部Ｐ２２の内径Ｄ２２は、定径部Ｐ２１の内径Ｄ２１よりも大きくなっている。例えば、定径部Ｐ２１の内径Ｄ２１が１２７μｍ以下である場合、表面２６ａにおける拡径部Ｐ２２の内径Ｄ２２は、２５０μｍ以下であってよい。図７Ｂの断面において、説明の便宜上、内面２７ａに形成され得る凹凸を省略して示しているが、実際には、上述した実施形態と同様、内面２７ａには凹凸が形成され得る。
　このような形態であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、ガラス基板２５Ａでは、貫通孔２７Ａが、表面２６ａに近づくにつれて拡径する拡径部Ｐ２２を含んでおり、拡径部Ｐ２２の内面２７ａは、表面２６ａに近づくにつれて中心軸ＣＬから遠ざかるように曲げられた曲線状である。この場合、拡径部Ｐ２２の内面２７ａの凹凸によるガラスファイバ１１への応力集中の発生を低減できるので、応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷をより確実に低減することが可能となる。
　ガラス基板２５Ａでは、拡径部Ｐ２２の内面２７ａは、表面２６ａに近づくにつれて内面２７ａの曲率が大きくなるように曲げられている。この場合、拡径部Ｐ２２の内面２７ａの凹凸によるガラスファイバ１１への応力集中の発生をより確実に低減できるので、応力集中に起因するガラスファイバ１１の損傷をより一層確実に低減することが可能となる。
　図８の（ａ）から（ｆ）は、貫通孔２７の形状の別例を示す平面図である。図８の（ａ）から（ｆ）には、ガラスファイバ１１の外形が二点鎖線で併せて示されている。例えば、Ｚ軸方向に沿って見た貫通孔２７の形状は、図８の（ａ）の貫通孔２７Ｂのように、矩形であってもよいし、図８の（ｂ）の貫通孔２７Ｃのように、楕円であってもよいし、図８の（ｃ）の貫通孔２７Ｄのように、三角であってもよいし、図８の（ｄ）の貫通孔２７Ｅのように、ひし形であってもよい。或いは、Ｚ軸方向に沿って見た貫通孔２７の形状は、他の多角形であってもよい。
　図８の（ｅ）に示されるように、円形の貫通孔２７Ｆに二本の溝２８ａ，２８ｂが形成されていてもよい。二本の溝２８ａ，２８ｂは、表面２６ａから裏面２６ｂにわたってＺ軸方向に沿って延びていてもよい。各溝２８ａ，２８ｂは、例えば、貫通孔２７Ｆのうち中心軸ＣＬを挟んで互いに対面する一対の位置に形成されてよい。Ｚ軸方向に沿って見た各溝２８ａ，２８ｂの形状は、例えば矩形であってよい。
　これらの溝２８ａ，２８ｂは、ガラスファイバ１１を固定するための接着剤Ａの余剰分を逃がす逃げ溝として利用できる。この逃げ溝を利用すれば、貫通孔２７Ｆへの接着剤Ａの注入量を考慮して貫通孔２７Ｆを予め大きく設計するなどの調整をしなくて済むため、貫通孔２７Ｆの形状をガラスファイバ１１の形状に沿った形状に維持しつつ、貫通孔２７Ｆの内径を極力小さくすることができる。これにより、貫通孔２７Ｆに挿入されるガラスファイバ１１の位置精度を高めるとの上述した効果をより確実に得ることができる。図８の（ｆ）に示されるように、三本の溝２９ａ，２９ｂ，２９ｃが貫通孔２７Ｇに形成されてもよい。このように貫通孔に形成される溝の数は、適宜変更可能である。
　上述した実施形態では、ガラス基板２５が一つのファイバリボン１０を保持する場合を説明した。しかし、本開示のガラス基板は、複数のファイバリボンを保持してもよい。本開示のガラス基板に形成される貫通孔の数は、貫通孔に挿入されるガラスファイバの数に応じて適宜変更可能である。例えば、ガラス基板には、一本のガラスファイバを保持するための一つの貫通孔が形成されてもよい。
１…光接続部品
２…電子基板
１０…ファイバリボン
１１…ガラスファイバ
１１ａ…コア
１１ｂ…クラッド
１３…光ファイバ
１５…被覆樹脂層
２０…ファイバ固定部品
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆ，２７Ｇ…貫通孔
２５，２５Ａ…ガラス基板
２６ａ…表面（本開示の「第一面」の一例）
２６ｂ…裏面（本開示の「第二面」の一例）
２７ａ…内面
２７ｂ…凸部
２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…溝
Ａ…接着剤
ＣＬ…中心軸
Ｄ…周方向
Ｄ１１…外径
Ｄ２１，Ｄ２２…内径
Ｄ２７…内径
ｄ２２…距離
Ｇ１，Ｇ２…隙間
Ｐ１…直線部分（本開示の「第二直線部分」の一例）
Ｐ２…湾曲部分
Ｐ３…直線部分（本開示の「第一直線部分）の一例）
Ｐ２１…定径部
Ｐ２２…拡径部
Ｐ２３…接続部分
Ｗ１，Ｗ２…配列ピッチ

 

Claims (8)

  1. 　第一面、および前記第一面とは反対側に位置する第二面を含み、ガラス材料によって形成された基板本体を備え、
    　前記基板本体には、前記第一面から前記第二面まで貫通し、少なくとも一本のガラスファイバを挿入可能な少なくとも一本の貫通孔が形成されており、
    　前記ガラスファイバの外径は、１２５μｍ以下であり、
    　前記貫通孔の内径は、前記ガラスファイバの前記外径よりも大きく、
    　前記貫通孔の内面の表面粗さＲｚは、１μｍ以下であり、
    　前記表面粗さＲｚに対する前記貫通孔の前記内径の比率は、１２７以下である、
    ガラス基板。
  2. 　前記基板本体には、複数の前記ガラスファイバをそれぞれ挿入可能な複数の前記貫通孔が形成されている、
    請求項１に記載のガラス基板。
  3. 　前記貫通孔の前記内面には、前記貫通孔が延びる延在方向及び前記貫通孔の周方向に沿って並ぶ複数の凸部が形成されており、
    　前記延在方向において互いに隣り合う二つの前記凸部の配列ピッチは、前記周方向において互いに隣り合う二つの前記凸部の配列ピッチよりも大きい、
    請求項１または請求項２に記載のガラス基板。
  4. 　前記貫通孔は、前記第一面に接続され、前記第一面に近づくにつれて拡径する拡径部を含み、
    　前記貫通孔の中心軸を通る平面での前記基板本体の切断面において、前記拡径部の内面は、前記第一面に近づくにつれて前記中心軸から遠ざかるように曲げられた曲線状である、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス基板。
  5. 　前記切断面において、前記拡径部の前記内面は、前記第一面に近づくにつれて前記内面の曲率が大きくなるように曲げられている、
    請求項４に記載のガラス基板。
  6. 　前記貫通孔の内面には、前記第一面から前記第二面にわたって延びる溝が形成されている、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス基板。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記ガラス基板と、
    　前記貫通孔に挿入され、接着剤によって前記基板本体に固定されている前記ガラスファイバと、を備える、
    光接続部品。
  8. 　前記ガラスファイバは、
    　前記貫通孔が延びる延在方向に沿って延び、前記貫通孔に挿入された第一直線部分と、
    　前記延在方向に交差する交差方向に沿って延びる第二直線部分と、
    　前記第一直線部分と前記第二直線部分との間において、湾曲しながら前記第一直線部分と前記第二直線部分とを結ぶように延びる湾曲部分と、を含む、
    請求項７に記載の光接続部品。

     
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239425A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Kyocera Corp 光コネクタ用フェルール
JP2001264582A (ja) * 2000-03-22 2001-09-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光コネクタ用フェルール
JP2003149502A (ja) * 2001-08-28 2003-05-21 Nippon Electric Glass Co Ltd 光ファイバ用毛細管、光コネクタ用フェルール、及び光ファイバ付毛細管
JP2003195105A (ja) * 2001-12-26 2003-07-09 Kyocera Corp 光ファイバ用フェルール及びその製造方法
WO2014105902A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 Commscope, Inc. Of North Carolina Flutes for ferrule to fiber bonding
WO2021095490A1 (ja) * 2019-11-14 2021-05-20 住友電気工業株式会社 光ファイバ接続部品及び光ファイバ接続構造
WO2023141029A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Corning Research & Development Corporation Fiber array unit formation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07239425A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Kyocera Corp 光コネクタ用フェルール
JP2001264582A (ja) * 2000-03-22 2001-09-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光コネクタ用フェルール
JP2003149502A (ja) * 2001-08-28 2003-05-21 Nippon Electric Glass Co Ltd 光ファイバ用毛細管、光コネクタ用フェルール、及び光ファイバ付毛細管
JP2003195105A (ja) * 2001-12-26 2003-07-09 Kyocera Corp 光ファイバ用フェルール及びその製造方法
WO2014105902A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 Commscope, Inc. Of North Carolina Flutes for ferrule to fiber bonding
WO2021095490A1 (ja) * 2019-11-14 2021-05-20 住友電気工業株式会社 光ファイバ接続部品及び光ファイバ接続構造
WO2023141029A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Corning Research & Development Corporation Fiber array unit formation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAKAMOTO, AKIHIKO; WADA, MASAKI; MORISHITA, YUICHI; NORO, NAOTO: "Crystallized glass ferrule", MATERIALS INTEGRATION, NYū SERAMIKKUSU KONWAKAI, JP, vol. 13, no. 9, 25 August 2000 (2000-08-25), JP , pages 25 - 30, XP009559420, ISSN: 1344-7858 *

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