(57)【要約】      （修正有）【課題】異物付着等の欠陥部の少ない高品質な金属被覆光ファイバと、その製造方法、並びにこれを用いた高信頼性の光機器装置の提案である。【解決手段】クラス１００００以下のクリーンベンチ、あるいはクリーンルーム内、若しくは静電式除塵器により除塵した空気が循環する環境下で光ファイバ１０１の樹脂被覆を剥離除去して、光ファイバ芯線を裸出させた後、前処理工程、無電解メッキ工程、電解メッキ工程等を通してこのファイバ芯線表面に所望の金属被覆を形成し、異物に起因する欠陥部１０３が略３０μｍ径以下のものであり、かつこの欠陥部の数が金属被覆部１ｃｍ当たり５個以下の金属被覆光ファイバ１０２を得る。そして、光学機器の気密封止部にこの金属被覆光ファイバを用いる。【選択図】図１
2005249956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高品質な金属被覆光ファイバであり、金属被覆光ファイバの金属被覆部表面に存在する異物及び異物に起因する欠陥部が略３０μｍ径以下のものであり、かつこの欠陥部の数が金属被覆部１ｃｍ当たり５個以下であることを特徴とする金属被覆光ファイバ。
【請求項２】
請求項１記載の金属被覆光ファイバの製造方法であり、光ファイバの樹脂被覆を剥離除去して、光ファイバ芯線を裸出させた後、前処理工程、無電解メッキ工程、電解メッキ工程等を通してこのファイバ芯線表面に所望の金属被覆を形成して金属被覆光ファイバを得る方法において、各工程で用いる前処理液、無電解めっき液、電解めっき液、水洗液等の液を全て清澄濾過したものを用い、クラス１００００以下のクリーンベンチ、あるいはクリーンルーム内で前記各工程を行うことを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。
【請求項３】
クラス１００００万以下のクリーンベンチ、あるいはクリーンルームを用いる代わりに静電式除塵器により除塵した空気が循環する環境下で前記各工程を行う請求項２記載の方法。
【請求項４】
請求項１にかかる金属被覆光ファイバを用いて気密封止されたことを特徴とする光学機器である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物及び異物に起因する欠陥部が少ない高品質金属被覆光ファイバとこれの製造方法、並びにこれを用いた光機器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属被覆光ファイバは、樹脂被覆を除去した光ファイバの芯線の表面に金属層を設けたものである。光ファイバ芯線の表面を金属で被覆する方法としては、樹脂被覆を除去した光ファイバ芯線の表面に、無電解めっきにより下地層として１μｍ程度のＮｉ層を形成した後、電解めっきによりＡｕ層を形成する方法が、特開平７−２４４３２３号公報及び特開平１０−３００９９７号公報に開示されている。また、上記方法とは別に、光ファイバ芯線の表面に施したカーボン層を下地層として、その上に電解めっきによりＮｉ層とＡｕ層を形成する方法も特開平５−２４９３５３号公報に開示されている（特許文献１  段落０００３、０００４参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの金属被覆光ファイバは下地層として無電解Ｎｉめっき層を用いているため、光ファイバの柔軟性が損なわれ、光ファイバを曲げた際に金属被覆が剥離しやすいという問題もあった。
【０００４】
この問題を解決するものとして、樹脂被覆が除去された光ファイバ芯線の表面に、厚さ０．０１〜０．５μｍの無電解Ｎｉめっき層からなる下地層と、厚さ０．５〜４．０μｍの電解Ｎｉめっき層からなる中間層と、厚さが０．０５〜１μｍの電解Ａｕめっき層４からなる最外層が形成して、光ファイバの柔軟性を損なうことがなく、かつ光ファイバへの付着力も強く、更にはハンダ付け性も良好な光ファイバ芯線表面に金属被覆した金属被覆光ファイバを得ることが開示されている（特許文献１  要約参照）。これにより得られる金属被覆光ファイバは、光ファイバ自体の有する柔軟性を損うことがなく、かつ、金属被覆層は光ファイバへの付着力も強く、更にはハンダ付け性も良好である。
【０００５】
ところで、こうした金属被覆光ファイバは、各種光機器装置の気密封止部に用いられている。例えば、金属被覆光ファイバを用いて気密封止した光ファイバカプラがある（特許文献２  参照）。
図３はこの気密性光ファイバカプラの概要図を示したものである。図３よりわかるようにこの気密性光ファイバカプラは、略中央の光ファイバ素線部に少なくとも１箇所以上の融着接続点３があり、両端に金属コート部を有する金属コ−ト光ファイバ１を２本以上用いて、上記光ファイバ素線部を融着一体化した光分岐結合部となる融着テーパ部２が形成され、該融着テーパ部２が補強部材である板状もしくは筒状の結合部固定基板７に固定され、さらに該結合部固定基板７が金属製の外装ケース９によって覆われ、該外装ケース９の両端に保護キャップ５を付け、該保護キャップ５と金属コート光ファイバ１の金属コート部を金属製接合材１３により接合するとともに気密封止させ、更に弾性接着剤６で固定した後、保護キャップ１０を取り付けた構造となっている（特許文献２  段落００１１参照）である。
【０００６】
また、例えば金属被覆光ファイバを用いた気密シール部付き光ファイバがある（特許文献３  参照）。
図４は、本発明による、気密シール部つきテープ光ファイバの例を示す平面図であり、図５は図４に示したテープ光ファイバを気密に接続するための気密接続部品の平面図、図６は、図５に示した気密接続部品の断面図である。テープ光ファイバの被覆の一部（テープ光ファイバの基部側被覆部１４Ａとテープ光ファイバの先端部側被覆部１４Ｂの間の被覆）を除去して、その部分の光ファイバ芯線に金属被覆部１５ａ，ｂ，ｃ，ｄを形成する。被覆１４Ｂより先の光ファイバ芯線の先端結合部１５ｅ，ｆ，ｇ，ｈの部分には金属被覆部を形成しない。
図５、図６に示すように、気密接続部品１６には図４に示したテープ光ファイバを受け入れる貫通孔１６ｂが設けられており、その上面に気密接続部品の窓部１６ａが設けられている（特許文献３  段落００１１，００１２参照）。
【０００７】
また、例えば金属被覆光ファイバを用いた光ファイバアレイがある（特許文献４  参照）。
これは、図７に示すように、光ファイバ１７に金属皮膜１８をコートした複数本の光ファイバ芯線１９で構成する。光ファイバ芯線１９の列の端部には、厚さ約５０μｍ以上の電気めっき層２０を形成し、これによって光ファイバ芯線１９を実質的に等間隔に配列して全体を固定している（特許文献４  段落０００７参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４１０３４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５０９２号公報
【特許文献３】特開２００１−３０５３８０号公報
【特許文献４】特開平６−０６７０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２、３、４に記載された各装置の気密封止部では、Ａｕ・Ｓｎ合金半田材等で金属被覆光ファイバを接合封止するが、金属被覆光ファイバの対応部に異物付着等の欠陥があると、接合封止時にその欠陥部でボイドを生じる。そして、時間経過と共にボイド中の腐食性ガスで接合部の腐食が始まり、気密性を保持できなくなり、装置故障の原因となる。
【０００９】
こうした問題を回避するためには金属被覆光ファイバの金属被覆表面の異物や異物等による欠陥をどの程度にすればよいのかについては、未だ明確に開示されたものはない。特に、前記した樹脂被覆が除去された光ファイバ芯線の表面に、無電解めっき層を設け、その上に電解めっきを施して得られる金属被覆光ファイバでは、光ファイバ芯線自体の表面に付着する異物や、大気中の異物、液中の異物の金属被覆面への混入が避けられず、前記問題点を解消しうる金属被覆光ファイバについての開示はなされていない。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決されるためになされたもので、その目的とするところは、異物付着等の欠陥部の少ない高品質な金属被覆光ファイバと、その製造方法、並びにこれを用いた高信頼性の光機器装置の提案である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成する請求項１記載の発明は、高品質な金属被覆光ファイバであり、金属被覆光ファイバの金属被覆部表面に存在する異物及び異物に起因する欠陥部が略３０μｍ径以下のものであり、かつこの欠陥部の数が金属被覆部１ｃｍ当たり５個以下のものである。
【００１２】
また、請求項２にかかる本発明は、請求項１記載の金属被覆光ファイバの製造方法であり、光ファイバの樹脂被覆を剥離除去して、光ファイバ芯線を裸出させた後、前処理工程、無電解メッキ工程、電解メッキ工程等を通してこのファイバ芯線表面に所望の金属被覆を形成して金属被覆光ファイバを得る方法において、各工程で用いる前処理液、無電解めっき液、電解めっき液、水洗液等の液を全て清澄濾過したものを用い、クラス１００００以下のクリーンベンチ、あるいはクリーンルーム内で前記各工程を行うものである。
【００１３】
また、請求項３にかかる発明は、前記方法においてクラス１００００万以下のクリーンベンチ、あるいはクリーンルームを用いる代わりに静電式除塵器により除塵した空気が循環する環境下で前記各工程を行うものである。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１にかかる金属被覆光ファイバを用いて気密封止されたことを特徴とする光学機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明方法によれば、金属被覆光ファイバの金属被覆部に存在する異物及び異物に起因する欠陥部が略３０μｍ径以下のものであり、金属被覆部１ｃｍ当たり５個以下となるため、この金属被覆光ファイバを用いて気密封止をすれば、非常信頼性が高く、長期に安定した光機器装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の金属被覆光ファイバは、金属被覆光ファイバの金属被覆部表面に存在する異物及び異物に起因する欠陥部が略３０μｍ径以下のものであり、かつこの欠陥部の数が金属被覆部１ｃｍ当たり５個以下のものである。本発明において、異物及び異物に起因する欠陥部の径と数とをこのように規定したのは、この条件を満たせば気密封止部のボイドの発生を実質的に無視できるものとでき、長期信頼性を満たすからである。なお、実質的に無視できるとは、気密封止部の断面を研磨して観察しても、目視ではボイドを検出できない状況を言う。
【００１７】
この異物あるいは欠陥部の原因となる異物の大半は大気中の帯電性粒子と無電解めっき液、電解めっき液、洗浄液等の液中の粒子である。光ファイバ自体が極めて静電気を帯びやすく、光ファイバを大気中に露出しておくと表面に大気中の帯電性粒子が急速に付着する。従って、本発明の光ファイバを得るには、本発明の方法のように前記液中の粒子を除去すると共に、室内のクリーン度をクラス１００００万以下とするか、静電式除塵器により除塵した空気が循環している中で作成することが必要となる。従来のように単に使用するめっき液を濾過し、粒子を除去するだけでは不十分であり、本発明の金属被覆付き光ファイバは得られない。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明を更に説明する。
【００１９】
図２は従来の金属被覆光ファイバの外観とこれを装置に組み込んだ際の気密封止部の状態を示す模式図である。１０１は光ファイバ芯線の樹脂被覆部、１０２は金属被覆部、１０３は異物及び異物起因の欠陥部、１０４は気密封止部を構成する筺体、１０５は半田、１０６はボイドである。
図２において、半田中のボイドは異物や異物に起因する欠陥部が原因となって生成されているものと判断できる。
【００２０】
図１は本発明の金属被覆光ファイバの外観とこれを装置に組み込んだ際の気密封止部の状態を示す模式図である。番号は図２と同じとした。見て明らかなように、半田中にボイドの発生はない。
図には、各種光学機器を構成する際の気密封止部のみを示した。いずれの機器においても気密封止部は同様であるので、各種光学機器本体の図示は省略した。
【実施例１】
【００２１】
クラス１００００のクリーンベンチ内で以下の製造試験を行った。なお、用いためっき液、水洗液等はいずれも市販の清澄濾過器をとおして粒子分を除去したものを用いた。
【００２２】
光ファイバの樹脂被覆を剥離除去して、線径１２５μｍ，長さ２０ｍｍのファイバ芯線を裸出させた後、このファイバ芯線の表面を水酸化カリウムにてアルカリ洗浄、硫酸にて酸洗浄、過硫酸塩系での化学研磨等の前処理を施した。ついで、Ｓｎ塩やシランカップリング剤等を含む溶液に浸漬しファイバ芯線の表面調整を行った。その後Ｐｄ塩溶液にて触媒化し、還元タイプの無電解Ｎｉめっき浴（エヌ・イー ケムキャット製 ニック１００）を用いて無電解Ｎｉめっきを行って、Ｎｉ下地層を形成した。その後、スルファミン酸Ｎｉめっき液にて高純度のＮｉを電解めっきし、Ｎｉ中間層を形成した。そして、市販の純Ａｕめっき液（エヌ・イー ケムキャット製 Ｎ４４）にて高純度のＡｕを電解めっきし、Ａｕめっき層を形成した。
このようにして得られた金属被覆光ファイバ１０本の各金属被覆部を観察すると、それぞれ略３０μｍ径以下の異物及び異物起因の欠陥部が平均で３個／ｃｍ、最大５個／ｃｍであった。尚、略３０μｍ径を超える欠陥部は無かった。
次に、この１０本の金属被覆光ファイバを、筺体に設けられた気密封止部を構成するためのノズルに金属被覆光ファイバの金属被覆部を挿入し、ＡｕＳｎハンダによりハンダ付けした。Ｈｅリーク試験により、ハンダ付け部の気密状態を調べたところいずれもリークが見られず、良好なハンダ付けが得られていることがわかった。
次に、温度サイクル試験（−４０℃〜＋１２５℃）を行ったところ、１０００サイクルにてもリークは認められなかった。
【実施例２】
【００２３】
静電除去装置を通った空気が循環する室内で行った以外は実施例１と同様に金属被覆光ファイバを１０本作成し、実施例１と同様に各金属被覆部を観察すると、それぞれ略３０μｍ径以下の異物及び異物起因の欠陥部が平均で４個／ｃｍ、最大５個／ｃｍであった。尚、略３０μｍ径を超える欠陥部は無かった。
次に、この１０本の金属被覆光ファイバを、筺体に設けられた気密封止部を構成するためのノズルに金属被覆光ファイバの金属被覆部を挿入し、ＡｕＳｎハンダによりハンダ付けした。Ｈｅリーク試験により、ハンダ付け部の気密状態を調べたところいずれもリークが見られず、良好なハンダ付けが得られていることがわかった。
次に、温度サイクル試験（−４０℃〜＋１２５℃）を行ったところ、１０００サイクルにてもリークは認められなかった。
【実施例３】
【００２４】
静電除去装置を作動させない以外は実施例２と同様に金属被覆光ファイバを１０本作成し、実施例１と同様に各金属被覆部を観察すると、それぞれ略３０μｍ径以下の異物及び異物起因の欠陥部が平均で１５個／ｃｍ、最大２５個／ｃｍであった。尚、略３０μｍ径を超える欠陥部が見られるものも有った。
次に、この１０本の金属被覆光ファイバを、筺体に設けられた気密封止部を構成するためのノズルに金属被覆光ファイバの金属被覆部を挿入し、ＡｕＳｎハンダによりハンダ付けした。Ｈｅリーク試験により、ハンダ付け部の気密状態を調べたところいずれもリークが見られず、良好なハンダ付けが得られていることがわかった。
次に、温度サイクル試験（−４０℃〜＋１２５℃）を行ったところ、１００サイクルでリークが発生した。これらの半田部５をみたところ、半田部に大きなボイドが多数認められた。半田部に発生したボイド同士が接触し、リークにつながったものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る金属被覆光ファイバの外観と気密封止した場合の断面を示す模式図である。
【図２】従来の金属被覆光ファイバの外観と気密封止した場合の断面を示す模式図である。
【図３】特許文献２に示された気密性光ファイバカプラの概要図を示したものである。
【図４】特許文献３に示された気密シール部つきテープ光ファイバの例を示す平面図である。
【図５】図５は図４に示したテープ光ファイバを気密に接続するための気密接続部品の平面図である。
【図６】図６は、図５に示した気密接続部品の断面図である。
【図７】特許文献４の金属被覆光ファイバを用いた光ファイバアレイの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１―――――――――――金属コ−ト光ファイバ
２―――――――――――融着テーパ部
６―――――――――――弾性接着剤
７―――――――――――結合部固定基板
９―――――――――――金属製の外装ケース
１０――――――――――保護キャップ
１３――――――――――金属製接合材
１４Ａ―――――――――テープ光ファイバの基部側被覆部
１４Ｂ―――――――――テープ光ファイバの先端部側被覆部
１５ａ，ｂ，ｃ，ｄ―――金属被覆部
１５ｅ，ｆ，ｇ，ｈ―――先端結合部
１６――――――――――気密接続部品
１６ａ―――――――――窓部
１６ｂ―――――――――貫通孔
１７――――――――――光ファイバ
１８――――――――――金属皮膜
１９――――――――――光ファイバ芯線
２０――――――――――電気めっき層
１０１――――――――――樹脂被覆光ファイバ部
１０２――――――――――金属被覆光ファイバ部
１０３――――――――――異物及び異物起因の欠陥部
１０４――――――――――筐体
１０５――――――――――半田部
１０６――――――――――ボイド部
【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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