(57)【要約】【課題】寸法精度が高く且つ厚さが薄い光ファイバアレイとその製法を提供する。【解決手段】メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより光ファイバ固定板１０の一方の主面に光ファイバ整列層Ｂ１〜Ｂ９を並列的に形成する。光ファイバ押え板１４は、接着孔１４ａ，１４ｂを有するもので、薄膜プロセスにより形成可能である。光ファイバ被覆部１２の一端から突出した光ファイバＦ１〜Ｆ８を固定板１０の一方の主面に整列層Ｂ１〜Ｂ９により整列させて配置すると共に押え板１４により光ファイバＦ１〜Ｆ８を押えた状態において接着孔１４ａ，１４ｂに接着剤を充填し、硬化させることにより押え板１４及び光ファイバＦ１〜Ｆ８を固定板１０に接着・固定する。光ファイバアレイを電子ボード等に取付け可能とするため、固定板１０及び押え板１４には、取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４及びＰ２１〜Ｐ２４をそれぞれ設けてもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ固定板と、
前記光ファイバ固定板の一方の主面に並設された複数の光ファイバ整列層と、前記光ファイバ固定板の一方の主面に前記複数の光ファイバ整列層により整列された状態で配置された複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバを押えるように前記光ファイバ固定板の一方の主面に重ねて配置された光ファイバ押え板と、
前記光ファイバ押え板が前記複数の光ファイバを押えた状態で前記光ファイバ押え板及び前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定する固定手段とを備えた光ファイバアレイ。
【請求項２】
前記光ファイバ固定板の一方の主面から他方の主面に貫通するように複数の取付け孔を設けると共に、前記光ファイバ押え板において前記光ファイバ固定板の複数の取付け孔にそれぞれ対向するように複数の取付け孔を設けた請求項１記載の光ファイバアレイ。
【請求項３】
光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバ整列層を薄膜プロセスにより並列的に形成する工程と、
前記光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバを前記光ファイバ整列層により整列させて配置する工程と、
前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板の一方の主面に整列させて配置した状態で前記複数の光ファイバを押えるように前記光ファイバ固定板の一方の主面に重ねて光ファイバ押え板を配置する工程と、
前記光ファイバ押え板が前記複数の光ファイバを押えた状態で前記光ファイバ押え板及び前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定する工程とを含む光ファイバアレイの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信等に用いるに好適な光ファイバアレイとその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光ファイバアレイとしては、図９に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９に示す光ファイバアレイは、光ファイバ固定用の基板１と、被覆部３から突出する複数本の光ファイバ２と、光ファイバ押え板４とを組合せて構成されるものである。基板１の一方の主面には、光ファイバ整列用の複数本のＶ溝（長さ方向に直交する断面がＶ字状の溝）１ａが形成されている。通常、Ｖ溝は、先端を５０度〜９０度に成形した砥石を用いて石英基板を切削することによって形成される。
【０００４】
光ファイバアレイを組立てる際には、複数本の光ファイバ２を複数本のＶ溝１ａにそれぞれ嵌入して整列させた状態において押え板４を基板１に重ねて光ファイバ２及び被覆部３を基板１と押え板４との間に挟み、この状態で接着剤又は半田を用いて押え板４及び光ファイバ２を基板１に固定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２３４３２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、次の（ａ）〜（ｃ）のような問題点がある。
【０００７】
（ａ）光ファイバをＶ溝の内壁に点接触させて固定しているため、Ｖ溝の角度や深さの変動によって光ファイバの整列精度が低下する。
【０００８】
（ｂ）基板は、一方の主面側のみ切削加工するため、厚さが薄いと、Ｖ溝加工後にたわみが発生する。このため、基板の厚さとしては、Ｖ溝加工によってたわまない程度の厚さが必要であり、石英基板の場合、１ｍｍ以上の厚さが必要である。従って、光ファイバ押え板の厚さを加えた光ファイバアレイの厚さは、１．５ｍｍ程度になり、これより薄くするのは困難である。
【０００９】
（ｃ）光ファイアアレイを電子ボード（電子回路基板）等に取付け可能とするため、取付け孔としての貫通孔を光ファイバアレイに設けることが考えられる。基板が０．５ｍｍ以下と薄い場合は、精密ドリル等によって貫通孔を形成可能であるが、上記（ｂ）の理由により基板が厚いため基板に貫通孔を設けるのが困難である。
【００１０】
この発明の目的は、寸法精度が高く且つ厚さが薄い新規な光ファイバアレイとその製法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバアレイは、
光ファイバ固定板と、
前記光ファイバ固定板の一方の主面に並設された複数の光ファイバ整列層と、前記光ファイバ固定板の一方の主面に前記複数の光ファイバ整列層により整列された状態で配置された複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバを押えるように前記光ファイバ固定板の一方の主面に重ねて配置された光ファイバ押え板と、
前記光ファイバ押え板が前記複数の光ファイバを押えた状態で前記光ファイバ押え板及び前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定する固定手段とを備えたものである。
【００１２】
この発明の光ファイバアレイによれば、複数の光ファイバ整列層は、メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより寸法及び位置の精度良く光ファイバ固定板の一方の主面に形成可能である。このため、光ファイバの整列精度としては、サブミクロンの精度が得られる。また、光ファイバ固定板に切削加工を施す必要がないので、光ファイバ固定板を薄く（例えば０．３ｍｍ以下）しても、光ファイバ固定板がたわむことがない。このため、光ファイバ押え板を含めた光ファイバアレイの厚さを１ｍｍ以下に薄くすることができる。光ファイバ固定板の材料としては、石英、シリコン又は金属等の信頼性の高い材料を使用することができ、耐久性上問題がない。
【００１３】
この発明の光ファイバアレイにおいて、前記光ファイバ固定板の一方の主面から他方の主面に貫通するように複数の取付け孔を設けると共に、前記光ファイバ押え板において前記光ファイバ固定板の複数の取付け孔にそれぞれ対向するように複数の取付け孔を設けてもよい。光ファイバ固定板及び光ファイバ押え板は、いずれも０．５ｍｍ以下に薄くすることができるので、精密ドリル等による貫通孔加工が可能である。このため、光ファイバ固定板及び光ファイバ押え板には、取付け孔としての貫通孔を寸法及び位置の精度良く形成することができ、光ファイバアレイを電子ボード等に取付け可能となる。
【００１４】
この発明に係る光ファイバアレイの製法は、
光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバ整列層を薄膜プロセスにより並列的に形成する工程と、
前記光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバを前記光ファイバ整列層により整列させて配置する工程と、
前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板の一方の主面に整列させて配置した状態で前記複数の光ファイバを押えるように前記光ファイバ固定板の一方の主面に重ねて光ファイバ押え板を配置する工程と、
前記光ファイバ押え板が前記複数の光ファイバを押えた状態で前記光ファイバ押え板及び前記複数の光ファイバを前記光ファイバ固定板に固定する工程とを含むものである。
【００１５】
この発明の光ファイバアレイの製法によれば、光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバ整列層を薄膜プロセスにより並列的に形成するので、光ファイバ整列層の寸法精度や位置精度としては、サブミクロンの精度が得られ、光ファイバの整列精度が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係る光ファイバアレイの組立状況を示すもので、図示の光ファイバアレイは、光ファイバ固定板１０と、光ファイバ被覆部１２の一端から突出した光ファイバＦ１〜Ｆ８と、光ファイバ押え板１４とを組合せて構成される。図１のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線に沿う断面は、いずれも図２に示されている。
【００１７】
光ファイバ固定板１０は、石英、シリコン又は金属（例えばインバー材）等からなるもので、一例として正方形状の平面形状を有する。固定板１０の一辺の長さａ及び厚さＴは、それぞれ５ｍｍ及び０．３ｍｍとすることができる。固定板１０の一方の主面には、Ｎｉ−Ｆｅ合金又は銅等のメッキ金属からなる光ファイバ整列層Ｂ１〜Ｂ９が並設されている。Ｂ１，Ｂ２等の隣り合う整列層間の間隔Ｓは、Ｆ１等の各光ファイバの直径にほぼ等しくする。一例として、Ｆ１等の各光ファイバの直径が１２５μｍである場合、間隔Ｓは、１２５．３μｍとすることができる。Ｂ１等の各整列層の厚さｔ（図２参照）は、Ｆ１等の各光ファイバの直径をＤとしたとき、Ｄ／２≦ｔ≦Ｄとするのが望ましい。厚さｔは、一例として０．０８ｍｍとすることができる。
【００１８】
固定板１０の四隅には、それぞれ取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４が設けられている。Ｐ１１等の各取付け孔は、固定板１０の一方の主面から他方の主面に貫通する貫通孔からなるもので、一例として直径０．８ｍｍの円形孔からなっている。整列層Ｂ１〜Ｂ９及び取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４を有する固定板１０は、図５，６について後述するように薄膜プロセスにより寸法精度良く作成可能である。
【００１９】
光ファイバ押え板１４は、石英、シリコン又は金属等からなるもので、固定板１０に対応して正方形状の平面形状を有する。押え板１４の一辺の長さ及び厚さｋは、それぞれ５ｍｍ及び０．０６ｍｍとすることができる。押え板１４の四隅には、固定板１０の取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４にそれぞれ対応するように取付け孔Ｐ２１〜Ｐ２４が設けられている。Ｐ２１等の各取付け孔は、押え板１４の一方の主面（固定板１０側の主面）から他方の主面に貫通する貫通孔からなるもので、一例として直径１ｍｍの円形孔からなっている。取付け孔Ｐ２１の直径を取付け孔Ｐ１１の直径より大きくしたので、取付け孔Ｐ２１を介して取付け孔Ｐ１１にピンを通すのが容易となる。このことは、取付け孔Ｐ２２とＰ１２、Ｐ２３とＰ１３、Ｐ２４とＰ１４についても同様である。
【００２０】
押え板１４には、取付け孔Ｐ２１，Ｐ２２側の一辺に平行に延長するように細長い接着孔１４ａが設けられると共に、取付け孔Ｐ２３，Ｐ２４側の一辺に平行に延長するように細長い接着孔１４ｂが設けられている。接着孔１４ａ，１４ｂは、いずれも接着剤を充填するためのものである。接着孔１４ａ，１４ｂ及び取付け孔Ｐ２１〜Ｐ２４を有する押え板１４は、図７，８について後述するように薄膜プロセスにより寸法精度良く作成可能である。
【００２１】
光ファイバアレイを組立てる際には、図１に示すように固定板１０の一方の主面に整列層Ｂ１〜Ｂ９により光ファイバＦ１〜Ｆ８を整列させて配置する。すなわち、Ｂ１，Ｂ２等の隣り合う整列層毎に該整列層間にＦ１等の１本の光ファイバを嵌入することにより固定板１０の一方の主面に光ファイバＦ１〜Ｆ８を並置した状態で整列させる。
【００２２】
次に、図２に示すように押え板１４によリ整列状態の光ファイバＦ１〜Ｆ８を押えるようにして押え板１４を固定板１０の一方の主面に重ねて配置する。このとき、１４ａ等の各接着孔の長さ方向がＦ１等の各光ファイバの長さ方向に直交するように押え板１４を固定板１０に重ねる。また、押え板１４の取付け孔Ｐ２１〜Ｐ２４が固定板１０の取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４にそれぞれ中心を合せて対向するように押え板１４を固定板１０に重ねる。このためには、一例としてＰ２１，Ｐ１１等の対向する取付け孔毎にピンを差込むなどの方法を用いることができる。
【００２３】
次に、固定板１０に押え板１４を上記のように重ねて配置した状態において、押え板１４の接着孔１４ａ，１４ｂに接着剤を充填し、硬化させることにより図３に示すように１４ａ等の接着孔毎に接着層１６を形成する。接着層１６は、光ファイバＦ１〜Ｆ８を整列層Ｂ１〜Ｂ９に接着・固定すると共に、押え板１４を整列層Ｂ１〜Ｂ９及び固定板１０に接着・固定する。固定手段としては、接着の代りに、メッキ金属充填、半田付け、レーザー溶接等を用いてもよい。
【００２４】
図４（Ａ）は、図３の光ファイバアレイにおいてＣ−Ｃ’線に沿う前端部断面を示すものである。Ｆ１等の光ファイバの前端位置は、固定板１０及び／又は押え板１４の前端位置と揃わないことがある。そこで、Ｆ１等の光ファイバと固定板１０と押え板１４とが前端位置を揃えるように光ファイバアレイの前端部に平面研磨処理を施してｘ−ｘ’線で示すような平坦面を形成してもよい。あるいは図４（Ｂ）に示すように光ファイバアレイの前端部に斜め研磨処理を施して傾斜角θ＝５〜１５度の傾斜面を形成してもよい。このような傾斜面は、反射戻り光を抑制するのに役立つ。
【００２５】
上記した実施形態によれば、固定板１０の一方の主面に整列層Ｂ１〜Ｂ９を薄膜プロセスにより寸法及び位置の精度良く形成可能であるため、光ファイバＦ１〜Ｆ８の整列精度が向上し、特にＦ１，Ｆ２等の隣り合う光ファイバのピッチ（中心間距離）精度としてはサブミクロンの精度が得られる。また、光ファイバアレイの厚さは、固定板１０の厚さ０．３ｍｍと、Ｆ１等の光ファイバの直径０．１２５ｍｍと、押え板１４の厚さ０．０６ｍｍとを加えて０．４８５ｍｍ（＜０．５ｍｍ）と非常に薄くすることができる。その上、固定板１０及び押え板１４に取付け孔Ｐ１１〜Ｐ１４及びＰ２１〜Ｐ２４をそれぞれ設けたので、電子ボード等に光ファイバアレイを簡単に取付けることができる。
【００２６】
図５，６は、この発明の一実施形態に係る光ファイバ固定板の製法の一例を示すものである。図５，６において、図１と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
図５（Ａ）の工程では、シリコン基板２０の一方の主面にスパッタ法によりメッキ下地層としてのＮｉ−Ｆｅ合金層２２を形成する。合金層２２の厚さは、２００ｎｍ程度にすることができる。
【００２８】
次に、合金層２２の上にレジスト層２４Ａ，２４Ｂ，２４ａ，２４ｂ，Ｒ１〜Ｒ８をホトリソグラフィ処理により形成する。各レジスト層の厚さは、９０μｍ程度にすることができる。レジスト層２４Ａ，Ｒ１は、図５（Ｂ）に示す光ファイバ整列層Ｂ１の幅に相当する間隔を隔てて平行に延長するように形成する。レジスト層２４Ｂ，Ｒ８は、図５（Ｂ）に示す光ファイバ整列層Ｂ９の幅に相当する間隔を隔てて平行に延長するように形成する。一例として、整列層Ｂ１，Ｂ９の幅をいずれもＷＢとすると、レジスト層Ｒ１〜Ｒ８は、隣り合うレジスト層毎に幅ＷＢに相当する間隔を隔てて平行に延長するように形成する。光ファイバの直径を１２５μｍとした場合、レジスト層Ｒ１〜Ｒ８の幅は、いずれも１２５．３μｍとすることができる。
【００２９】
レジスト層２４ａ，２４ｂは、図５（Ｂ）に示す孔あけ基準環Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ形成するためのものである。レジスト層２４ａ，２４Ａは、図５（Ｃ）に示すように基準環Ｍ１に対応する環状孔Ｑ１を定めるように形成し、レジスト層２４ｂ，２４Ｂも同様にして基準環Ｍ２に対応する環状孔Ｑ２を定めるように形成する。基準環Ｍ１，Ｍ２は、図６（Ｆ）に示す取付け孔Ｐ１１，Ｐ１２を形成する際に孔あけ基準として利用されるものである。
【００３０】
次に、図５（Ｂ）の工程では、レジスト層２４Ａ，２４Ｂ，２４ａ，２４ｂ，Ｒ１〜Ｒ８をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりいずれもＮｉ−Ｆｅ合金からなる整列層Ｂ１〜Ｂ９及び基準環Ｍ１，Ｍ２を合金層２２の上に形成する。このときのメッキ厚さは、８０μｍとすることができる。
【００３１】
図６（Ｄ）の工程では、薬液処理等によりレジスト層２４Ａ，２４Ｂ，２４ａ，２４ｂ，Ｒ１〜Ｒ８を除去し、整列層Ｂ１〜Ｂ９及び基準環Ｍ１，Ｍ２を残存させる。
【００３２】
図６（Ｅ）の工程では、精密ドリルＤＲを用いて基準環Ｍ１，Ｍ２の中央に孔あけ加工を施す。精密ドリルＤＲとしては、直径０．８ｍｍのものを用いることができる。
【００３３】
図６（Ｆ）の工程では、精密ドリルＤＲで形成した有効孔位置まで基板２０の裏面を研削することにより取付け孔Ｐ１１，Ｐ１２としての貫通孔を基板２０に形成する。図１に示した取付け孔Ｐ１３，Ｐ１４は、上記した取り付け孔Ｐ１１，Ｐ１２と同様にして形成することができる。図６（Ｆ）の基板２０及び合金層２２の積層体が図１の固定板１０に相当する。
【００３４】
図５，６に関して上記した製法によれば、Ｂ１等の整列層及びＰ１１等の取付け孔を寸法及び位置の精度良く（サブミクロンの精度で）形成することができる。
【００３５】
図７，８は、この発明に係る光ファイバ押え板の製法の一例を示すものである。図７，８において、図１と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図７（Ａ）の工程では、石英基板３０の一方の主面にＣｒ層及びＣｕ層を順次にスパッタ法で堆積してＣｕ／Ｃｒ積層（Ｃｒ層にＣｕ層を重ねた積層）３２を形成する。Ｃｒ層は、Ｃｕ層の密着性を向上させるためのものである。Ｃｒ層及びＣｕ層の厚さは、それぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることができる。
【００３７】
次に、Ｃｕ／Ｃｒ積層３２の上にレジスト層３４，３４ａ，Ｒ２１，Ｒ２２をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層３４は、図８（Ｄ）に示す光ファイバ押え板１４の外形に対応する形状の孔３４Ａを有するように形成する。レジスト層３４ａは、押え板１４の接着孔１４ａに対応する形状で孔３４Ａ内に形成する。レジスト層Ｒ２１，Ｒ２２は、押え板１４の取付け孔Ｐ２１，Ｐ２２にそれぞれ対応する形状で孔３４Ａ内に形成する。
【００３８】
図７（Ｂ）の工程では、レジスト層３４，３４ａ，Ｒ２１，Ｒ２２をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金からなる押え板１４をＣｕ／Ｃｒ積層３２の上に形成する。このときのメッキ厚さは、６０μｍとすることができる。
【００３９】
図８（Ｃ）の工程では、薬液処理等によりレジスト層３４，３４ａ，Ｒ２１，Ｒ２２を除去し、押え板１４を残存させる。押え板１４は、接着孔１４ａ及び取付け孔Ｐ２１，Ｐ２２を有する。図１に示した接着孔１４ｂは、、上記した接着孔１４ａと同様にして形成することができる。また、図１に示した取付け孔Ｐ２３，Ｐ２４は、上記した取り付け孔Ｐ２１，Ｐ２２と同様にして形成することができる。
【００４０】
図８（Ｄ）の工程では、Ｃｕ／Ｃｒ積層３２のうちＣｕ層をエッチング処理により除去して押え板１４を基板３０から分離する。Ｃｒ層３２ａを有する基板３０は、図７（Ａ）の工程に戻って再使用することができる。
【００４１】
図７，８に関して上記した製法によれば、１４ａ等の接着孔及びＰ２１等の取付け孔を有する押え板１４を寸法及び位置の精度良く（サブミクロンの精度で）製作することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバ固定板の一方の主面に複数の光ファイバ整列層を並設すると共にこれらの光ファイバ整列層により複数の光ファイバを光ファイバ固定板の一方の主面に整列させて配置し、整列・配置状態にある複数の光ファイバを光ファイバ押え板により押えて光ファイバ固定板に固定する構成にしたので、寸法精度が高く且つ厚さが薄い光ファイバアレイを実現できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る光ファイバアレイの組立状況を示す斜視図である。
【図２】光ファイバ固定板上に並置された光ファイバに重ねて光ファイバ押え板を配置した状態を示す断面図である。
【図３】光ファイバ及び光ファイバ押え板を接着層により光ファイバ固定板に固定した状態を示す断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ’線に沿う拡大断面図であって、（Ａ）及び（Ｂ）は光ファイバアレイの端面を研磨する前の状態及び研磨した後の状態をそれぞれ示す図である。
【図５】この発明に係る光ファイバ固定板の製法の一例を示すもので、（Ａ）はレジスト層形成工程を示す断面図、（Ｂ）は選択メッキ工程を示す断面図、（Ｃ）はレジストパターンの一部を示す平面図である。
【図６】図５（Ｂ）の工程に続く処理工程を示すもので、（Ｄ）はレジスト除去工程を示す断面図、（Ｅ）は孔あけ工程を示す断面図、（Ｆ）は裏面研削工程を示す断面図である。
【図７】この発明に係る光ファイバ押え板の製法の一例を示すもので、（Ａ）はレジスト層形成工程を示す断面図、（Ｂ）は選択メッキ工程を示す断面図である。
【図８】図７（Ｂ）の工程に続く処理工程を示すもので、（Ｃ）はレジスト除去工程を示す断面図、（Ｄ）は押え板分離工程を示す断面図である。
【図９】従来の光ファイバアレイの組立状況を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０：光ファイバ固定板、１２：光ファイバ被覆部、１４：光ファイバ押え板、１４ａ，１４ｂ：接着孔、１６：接着層、２０：シリコン基板、２２：Ｎｉ−Ｆｅ合金層、２４Ａ，２４Ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４，３４ａ，Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ２１，Ｒ２２：レジスト層、３０：石英基板、３２：Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４：取付け孔、Ｆ１〜Ｆ８：光ファイバ、Ｂ１〜Ｂ９：光ファイバ整列層、Ｍ１，Ｍ２：孔あけ基準環、ＤＲ：精密ドリル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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