(57)【要約】【課題】光ファイバピグテイルの引っ張り強度が悪いという課題があった。【解決手段】光ファイバピグテイル１において、光ファイバの被覆除去部側面にクロム薄膜、クロム−銅合金薄膜、銅薄膜、金薄膜もしくは、クロム薄膜、銅薄膜、ニッケル薄膜、金薄膜を少なくともこの順で薄膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの被覆除去部の側面にクロム薄膜、クロム−銅合金薄膜、銅薄膜、金薄膜を少なくともこの順に形成したことを特徴とする光ファイバピグテイル。
【請求項２】
上記クロム薄膜が０．０１〜０．３μｍ、クロム−銅合金薄膜が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜が０．５〜２μｍ、金薄膜が０．１〜２．０μｍの厚みであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバピグテイル。
【請求項３】
光ファイバの被覆除去部の側面にクロム薄膜、銅薄膜、ニッケル薄膜、金薄膜を少なくともこの順に形成したことを特徴とする光ファイバピグテイル。
【請求項４】
上記クロム薄膜が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜が０．５〜２μｍ、ニッケル薄膜が０．３〜２μｍ、金薄膜が０．１〜２．０μｍの厚みであることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバピグテイル。
【請求項５】
上記クロム薄膜と、銅薄膜の間にクロム−銅合金薄膜を０．３μｍ以下の厚みで形成したことを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバピグテイル。
【請求項６】
上記クロム−銅合金薄膜の銅割合が１０〜９０原子％であることを特徴とする請求項１、２または５のいずれかに記載の光ファイバピグテイル。
【請求項７】
上記光ファイバピグテイルの先端面が、球面、平面、斜め平面、斜め球面、くさび形状のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバピグテイル。
【請求項８】
上記薄膜を蒸着もしくはイオンプレーティングもしくはスパッタリングのいずれかにより形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバピグテイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等に使用される光ファイバピグテイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１１に示すように、光ファイバピグテイル１は光パッケージ３の内部で発光源２と共に組み込まれレーザダイオードモジュール（以降ＬＤモジュール）４として形成される。上記光ファイバピグテイル１は光パッケージ３に組み込まれる際に、光軸合わせをしたのち半田５にて光パッケージ３に固定される。
【０００３】
光パッケージ３の内部は長期稼働中に空中の酸素や湿度により内部の部品が酸化しそれによる通信不良等の不具合を発生させないように、内部空間には金属と反応しない窒素を封入し、酸素や湿度が流入しないように開口部を気密封止している。光ファイバピグテイル１と光パッケージ３を固定するために半田５を使用するのは気密封止するための最適な方法であるからである。
【０００４】
従来は、光ファイバピグテイル１と光パッケージ３との接合部分としては、図１３に示すように光ファイバの素線２１にクロム薄膜１３１、クロム−金合金薄膜１３２、金薄膜１３３の順で薄膜が形成され、その上にニッケル厚膜１３４、金厚膜１３５を形成した構造になっており、半田５で接合することを本出願人は提案していた（特許文献１参照）。
【０００５】
また、光ファイバの素線２１にクロム薄膜１４１、クロム−金合金薄膜１４２、金薄膜１４３の順で薄膜が形成され、その上に金厚膜１４４、ニッケル厚膜１４５、金厚膜１４６を形成した構造になっており、半田５で接合することも本出願人は提案していた（特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、光ファイバの素線２１に無電解ニッケルメッキおよび金メッキを形成するという方法もあった。
【０００７】
またに、光ファイバの素線２１にＳｉＯｘ薄膜１５１の第１層、チタンまたはクロム薄膜１５２の第２層、白金またはニッケルまたはパラジウム薄膜１５３の第３層、金薄膜１５４の第４層の順で薄膜を形成した構造になっており、半田５で接合することも本出願人は提案していた（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−４２１７２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０６８６号公報
【特許文献３】特開２００３−９８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光ファイバピグテイル１は、地上系で採用される場合問題が生じなかったが、光ファイバの普及により海底ケーブルの中継器内で採用されることとなり、万一故障した場合、引き上げ交換する経費が膨大に掛かるために、特に厳しい信頼性を要求される様になった。
【０００９】
従来の特許文献１に記載の光ファイバピグテイル１は、薄膜の上に電解メッキを実施しているため、電解メッキ工程において電気的な導通をとるための導通接点１１１が必要である。導通接点１１１は、メッキ工程にて電流を供給するための金属との接触にて、キズがつく事があり、このキズを基点として、光ファイバピグテイル１が破断しやすいという問題があった。特にヒートサイクル試験後において、このキズが成長して光ファイバピグテイル１が破断しやすいという問題があった。
【００１０】
従来の特許文献2に記載の光ファイバピグテイル１では、光ファイバの素線２１の表面にクロム薄膜１４１、クロム−金合金薄膜１４２、金薄膜１４３の順で薄膜が形成され、その上に金厚膜１４４、ニッケル厚膜１４５、金厚膜１４６を形成した構造においては、ニッケル厚膜１４５と金薄膜１４３の間に、金厚膜１４４を設けることにより、熱膨張率差による応力の発生を緩和しているために、クロム薄膜１３１、クロム−金合金薄膜１３２、金薄膜１３３の順で薄膜が形成し、その上にニッケル厚膜１３４、金厚膜１３５を形成した場合に比較してヒートサイクル後の引っ張り強度は増加したが、導通接点１１１の影響は避けることができないという問題があった。
【００１１】
また、近年、光パッケージ３が小型化する傾向があり、それに使用される光ファイバピグテイル１の素線２１の長さも小さくする必要があるが、従来の特許文献１および特許文献２に記載の光ファイバにおいては、導通接点１１１が必要であり、導通接点１１１にはメッキがかからないため、半田付けすることができないので、導通接点１１１の長さ分の素線２１の長さを小さくできないという問題があった。
【００１２】
さらに、従来の特許文献１および特許文献２の光ファイバピグテイル１では、蒸着等の真空プロセスを終えた後に、メッキによる湿式プロセスを実施するため、真空プロセスの後光ファイバのメッキ治具への付け替え等を実施しなければならず、光ファイバのハンドリングでの加工工数の増大やハンドリング時の光ファイバの破損による歩留まりの低下という問題があった。
【００１３】
また、従来の無電解メッキにて薄膜を形成した光ファイバピグテイル１では、特許文献１および特許文献２で必要であった導通接点１１１が不必要であるが、ガラスに対して無電解メッキは、密着度が悪いため、半田付けを実施した時に、メッキ部分が剥離しやすいために、半田付けの加熱条件を急加熱しないようにして半田付けする必要があり、急加熱しないように半田付けを実施したとしても、気密が取れない場合が発生するという問題があった。
【００１４】
従来の特許文献３に記載の光ファイバピグテイル１では、特許文献１および特許文献２で必要であった導通接点１１１が不必要であるという利点があり、また、真空プロセスのみで実施されるため工数の増大や、ファイバの破損についても改善することができた。しかし、膜種としてＳｉＯｘやＰｔの高融点材料の成膜において、電子銃を使用する必要があり、使用する装置が高価で簡便に成膜できないという問題があった。
【００１５】
また、ＳｉＯｘ薄膜１４１の成膜の安定性が悪く、成膜バッチ毎のファイバの引っ張り強度がばらつくという問題があった。さらに、従来の特許文献３に記載の光ファイバピグテイル１では、蒸着材が高融点の材料であるため、蒸着材の温度を高く保つ必要があり、その蒸着材からの熱放射で、被蒸着材である光ファイバの温度が上昇して、光ファイバの被覆１４にダメージが生じるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題点に鑑みて本発明は、光ファイバの被覆除去部の側面にクロム薄膜、クロム−銅合金薄膜、銅薄膜、金薄膜を少なくともこの順に薄膜を形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、上記クロム薄膜が０．０１〜０．３μｍ、クロム−金合金薄膜が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜が０．５〜２μｍ、金薄膜が０．１〜２．０μｍの厚みであることを特徴とする。
【００１８】
加えて、光ファイバの被覆除去部の側面にクロム薄膜、銅薄膜、ニッケル薄膜、金薄膜を少なくともこの順に形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、上記クロム薄膜が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜が０．５〜２μｍ、ニッケル薄膜が０．３〜２μｍ、金薄膜が０．１〜２．０μｍの厚みであることを特徴とする。
【００２０】
又、上記クロム薄膜と、銅薄膜の間にクロム−銅合金薄膜を０．０１〜０．３μｍの厚みで形成したことを特徴とする。
【００２１】
さらに、クロム−銅合金の銅割合が１０〜９０原子％であることを特徴とする。
【００２２】
また、光ファイバピグテイルの先端面が、球面、平面、斜め平面、斜め球面、くさび形状のいずれかであることを特徴とする。
【００２３】
更に、薄膜を蒸着もしくはイオンプレーティングもしくはスパッタリングのいずれかにより形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光パッケージ３等に組み込まれる光ファイバピグテイル１において、光ファイバ先端近傍の側面にクロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、金薄膜２５、または、クロム薄膜２２、銅薄膜２４、ニッケル薄膜２６、金薄膜２５の順序で薄膜１３を形成したことによって、導通接点１１１の存在しない引っ張り強度が安定して良く、被覆材にダメージの生じない光ファイバピグテイル１を簡便に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００２６】
図１は本発明の第一実施形態を示す光ファイバピグテイル１の側面図である。又、図２は第一実施形態の該光ファイバピグテイル１の金属膜１３部分の断面図である。
【００２７】
本発明に係わる光ファイバピグテイル１は、光ファイバの被覆１４の一部を除去し、素線２１の先端面１１の形状がテーパ球面１２を呈し、先端近傍の側面に金属膜１３を形成したものである。この金属膜１３は、光ファイバの素線２１側から順にクロム薄膜２２、クロム−銅薄膜２３、銅薄膜２３、金薄膜２４の薄膜を形成したものである。
【００２８】
クロム薄膜２２を光ファイバの素線に付着させる材料に決定したのは、光ファイバの素線２１の材質である石英ガラスの熱膨張係数が０．５×１０−６／℃と小さいために、密着度が良く、熱膨張係数が２３×１０−６／℃と低熱膨張係数のクロム薄膜２２が、素線２１に直付けする金属として優れている。クロムは、ガラス表面の酸素と結合して、強固な密着度を得ることができる。
【００２９】
クロム−銅合金薄膜２３は、クロム薄膜２２と銅薄膜２４の密着度を高めるために、採用した。
【００３０】
クロム−銅合金薄膜２３の上に銅薄膜２４は、従来使用されていたニッケルに比較して柔らかいために、半田付けに発生する応力を吸収するので、ファイバの素線２１に発生する応力を低減することができるために採用した。ガラスは脆性材料であるため、ガラス表面に発生した傷が成長して破壊に至るので、半田付け時に発生する応力を低減することによって、ファイバの引っ張り強度を向上させることができる。
【００３１】
光パッケージ３に半田固定するときに半田９１として、主に金スズ半田が用いられるが、銅薄膜２４は、金スズ半田と合金を形成するために、密着が非常よいという特徴があり、また、安価に形成することができるために用いた。最外周には、耐食性、耐熱性に優れ特に空気中及び水中では永久に酸化しない金薄膜２５を用いる必要がある。また金薄膜２５は、金スズ半田との濡れ性が非常によく、金スズ半田付けを実施した際には、最外層の金薄膜２５があるために、金薄膜２５が金スズ半田に食われて銅薄膜２４が濡れ性よく金スズ半田との合金を作る事が可能となる。
【００３２】
クロム−銅合金薄膜２３の組成比率としては、１０〜９０原子％が望ましい。クロムが９０原子％以上では、銅の含有量が少なくクロム−銅合金薄膜２３と銅薄膜２４の間で剥離が生じやすくなる。逆にクロムの組成比率が１０原子％以下になると、クロム薄膜２２とクロム−銅合金薄膜２３の間で剥離が生じやすくなる。理想的には、クロムと銅の組成比率としては、５０原子％が望ましい。クロム−銅合金薄膜２３が前述の組成比率の範囲外の場合や、クロム−銅合金薄膜２３がない場合は、半田付けを実施した時に、クロム薄膜２２と銅薄膜２４の密着度が悪いために剥離が生じて、気密が取れなくなるという問題が生じる。
【００３３】
図３（ａ）は第二実施形態を示す該光ファイバピグテイル１の金属膜１３部分の断面図である。本発明の第二の実施形態としては、光ファイバピグテイル１は、金属膜１３以外の構成は本発明の第一の実施形態と同様の形態であるが、先端近傍の側面の金属膜１３を光ファイバの素線２１側から順にクロム薄膜２２、銅薄膜２４、ニッケル薄膜２６、金薄膜２５の薄膜を形成したものである。クロム薄膜２２、銅薄膜２４、金薄膜２５は、本発明の第一実施形態と同様の理由で選択した。加えて銅薄膜２４と金薄膜２５との間にニッケル薄膜２６を形成することにより半田濡れ性をさらに良好に保つことができる。これは、ニッケル薄膜２６がない場合では、銅薄膜２４は、半田喰われ性が高く半田と容易に合金を形成するため５秒程度の半田作業時間の場合には、非常に濡れ性がよいが、反面、１０秒以上長く半田付けを実施した場合には、銅薄膜２４が半田に喰われて薄くなり、反対に濡れ性が悪くなる。ニッケル薄膜２３を形成した場合は、銅薄膜２４の半田喰われを防止することができるので、良好な濡れ性を保つことが可能となる。
【００３４】
光ファイバピグテイル１の半田付け固定は、通常５秒以下の時間で終了するため、第一実施形態の膜構成で十分実用可能であるが、１０秒程度の半田付け固定時間が必要な特殊な場合においては、第二実施形態の膜構成を使用することが望ましい。
【００３５】
ニッケル薄膜２６を形成した場合は、第一実施形態で必要であったクロム−銅合金薄膜２３がなくとも、密着強度を保つことが可能である。第一実施形態では、銅薄膜２４が半田に喰われることにより、銅薄膜２４が薄くなるため半田付けでの応力によりクロム薄膜２２と銅薄膜２４との間の剥離を生じるが、ニッケル薄膜２６が存在することにより、半田喰われは、ニッケル薄膜２６の表面にとどまり、銅薄膜２４は、半田喰われ等の損傷無く半田付けが終了する。そのため、銅薄膜２４が十分厚く、半田付け時の応力を吸収するので、クロム−銅合金薄膜２３がなくとも、密着強度を保つことが可能となる。
【００３６】
図３（ｂ）に示すようにクロム薄膜２２と銅薄膜２４との間に、クロム−銅合金薄膜２３が存在した場合は、第一の実施形態と同様の理由で、さらに良好に密着度を保つことができる。
【００３７】
第二の実施形態では、銅薄膜２４の上にニッケル薄膜２６を形成しているために、従来のクロム薄膜の上に直接ニッケル薄膜を形成する場合は引っ張り強度が低下するという問題があったが、本発明では銅薄膜２４が存在しているので、半田付け時の応力が緩和させることができ引っ張り強度の低下なく半田付けすることが可能となる。
【００３８】
図３（ａ）〜（ｇ）は本発明の光ファイバピグテイル１の先端面１１の形状を示す図である。（ａ），（ｂ）は光ファイバ径と同等もしくはそれ以上の径にした球面形状、（ｃ）〜（ｆ）は光ファイバ外周に対し直角の平面もしくは斜面またはそれにＲ形状をつけた斜め球面形状のもの、（ｇ）はクサビ形状である。この様な様々な先端面１１の形状とすることで、レンズ作用や反射防止作用を持たせることができ、使用用途に合わせ用いることが出来る。
【００３９】
本発明において、薄膜とは膜厚０．０１μｍ〜２μｍ程度未満の膜をいい、蒸着、スパッタもしくはイオンプレーティングで膜を形成し、光ファイバピグテイル１においては、石英ガラス表面と金属膜１３との気密密着性を維持する効果を奏する。また、光パッケージへ半田付けする等の高温作用時においても石英ガラス−金属膜間の膜剥離を生じさせない。膜厚が０．０１μｍ以下と薄い場合は、気密密着性が悪く金属膜が剥離し、逆に膜厚が２μｍ以上と厚い場合には、蒸着、スパッタもしくはイオンプレーティングにて、膜を作製に要する時間が長くかかり、現実的でない。
【００４０】
上記膜厚の測定方法は、膜を形成した光ファイバを図２のように切断して端面を仕上げ、ＴＥＭ分析してＥＤＳ解析した時に、各元素別に分離されて表されるため容易に判別することが可能である。
【００４１】
各薄膜の膜厚としては、前述した膜厚にて形成すればよいが、第一実施形態では、より好ましくは、クロム薄膜２２が０．０１〜０．３μｍ、クロム−金合金薄膜２３が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜２４が０．５〜２μｍ、金薄膜２５が０．１〜２．０μｍの範囲が望まれる。この理由として、クロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３としては、光ファイバの銅薄膜２４の密着度を高めるために存在するため、０．０１〜０．３μｍ程度の膜厚で高い密着度を実現することができる。銅薄膜２４は、半田喰われを防止するため０．５μｍ以上あることが好ましいが、前述した成膜上の理由から２μｍ以下に制限される。金は、０．１〜２．０μｍの膜厚があれば、内部の銅の酸化防止、および良好な半田濡れ性を実現することができる。
【００４２】
第二実施形態では、より好ましくは、クロム薄膜２２が０．０１〜０．３μｍ、クロム−金合金薄膜２３が０．３μｍ以下、銅薄膜２４が０．５〜２μｍ、ニッケル薄膜２６が０．１〜２μｍ、金薄膜２５が０．１〜２．０μｍの範囲が望まれる。この理由として、クロム薄膜２２、銅薄膜２４、金薄膜２５については、第一実施形態と同様の理由であり、クロム−銅合金薄膜は、ファイバの銅薄膜２４の密着度を高めるために存在するため、０．３μｍ以下の膜厚で高い密着度を実現することができる。
【００４３】
ニッケル薄膜２６は、０．３μｍ以上あれば、半田喰われを防止することができ、前述した成膜上の理由から２μｍ以下に制限される。
【００４４】
本膜構成にすることにより、従来特許文献１および特許文献２で必要であった電解メッキ処理が不必要となり、真空プロセスのみで光ファイバピグテイル１を形成することができる、導通接点も不必要となる。電解メッキは、メッキする際にメッキ液につけて電気を流すことによってメッキ被膜が形成されるので、電気を流すための接点をつける必要があり、光ファイバピグテイル１にこの方法にてメッキをつけるためには、導通接点１１１を形成させる必要があるが、この導通接点１１１が引っ張り強度劣化の要因となるため、光ファイバピグテイル１に採用することは好ましくない。
【００４５】
次に、薄膜２４の形成方法について説明する。
【００４６】
光ファイバピグテイル１への薄膜形成方法は気相成長、蒸着、イオンプレーティング、スパッタの４方法が考えられる。
【００４７】
気相成長は、膜とする元素を含んだ蒸発しやすい気体を高温に加熱した基板表面に送り、分解、酸化、還元、置換などの化学反応により薄膜を形成する方法であるが、酸化物、窒化物、炭化物などの安定した化合物の薄膜生成に用いられ、光ファイバピグテイル１における金属単体の薄膜には好ましくない。
【００４８】
次に本発明に適用できる薄膜形成方法を図５，図６，図７を用いて説明する。
【００４９】
図５は蒸着を示す概念図である。蒸着は、電子銃５１からの電子ビーム５２が、ターゲット５３を加熱し、蒸発した原子が基板５４の上について膜５５を形成する方法で、簡便に均一な金属膜を形成させることができるため、光ファイバピグテイル１の薄膜形成方法として適している。加熱方法としては、前述の電子銃による加熱の他、抵抗加熱による加熱方法を利用することもできる。
【００５０】
図６はスパッタを示す概要図である。スパッタは、プラズマ中のイオン６１がターゲット６２の表面にある原子６３をはねとばし、はねとばされた原子６３はターゲット６２の近くにおかれた基板６４の上について膜６５を形成する方法で、一様な厚さの膜６５がつき、ターゲットの温度を上げる必要がないことが特徴で、樹脂製被覆をもつ光ファイバピグテイル１の薄膜形成方法として適している。
【００５１】
図７はイオンプレーティングを示す概要図である。イオンプレーティングは、ターゲット７１から蒸発させながら、スパッタにおけるターゲットを基板７２として膜７３を付ける方法であり、蒸着とスパッタの中間的な方法である。この方法では、基板７２はスパッタのターゲットと同様にイオンによって表面がスパッタされ清浄化されるのと同時に高温になるので、付着強度が大きくなり、光ファイバピグテイル１には最も適した方法である。以上より、本発明の光ファイバピグテイル１を形成する方法としては蒸着、スパッタ、イオンプレーティングを用いることが出来、いずれの方法においても半田付けする等の高温作用時においても素線２１と金属膜１３間の剥離は生じない。
【００５２】
蒸着、スパッタ及びイオンプレーテイングいずれの成膜方法でも、クロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、金薄膜２５のそれぞれの最適な膜厚範囲０．０１〜２μｍ程度に形成することができる。成膜は、クロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、金薄膜２５の順番で実施される。
【００５３】
従来の特許文献３に示された方法では、ＳｉＯｘ、Ｐｔの形成において、製造装置として電子銃のような、高融点材料に対応した設備が必要であったが、本膜構成においては、それらが必要なく、安価な設備で蒸着可能である。蒸着による製造方法を例に取ると、従来の特許文献３の方法では、電子銃が必要であるが、本発明の方法では、安価な抵抗加熱で十分に成膜することができる。
【００５４】
また、従来の特許文献３で示される高融点材料を蒸着する場合には、蒸着材の温度を高く保つ必要があり、その蒸着材からの熱放射で、被蒸着材である光ファイバの温度が上昇して、光ファイバの被覆１４にダメージが生じることもあったが、本発明による光ファイバピグテイル１においては、高融点材料がなく、１０００〜１９００℃程度の低温で蒸着するため、蒸着材からの熱放射を低減することができ、被覆材でのダメージを防止することも可能となる。
【００５５】
さらに、従来の特許文献３の方法では、成膜されるＳｉＯｘのＳｉとＯの組成比率が蒸着バッチ毎に異なるため、バッチ毎の引っ張り強度にバラツキが生じたが、本発明の方法では、ＳｉＯｘを生じないため、バッチ毎のバラツキを防止することができる。
【００５６】
素線２１の先端面１１は、光パッケージ３の発光源２からの出射光を受けるために、金属膜１３を形成しないようにする必要がある。そのため、薄膜形成前に、先端面１１を溶剤等でマスキングした後に、金属膜１３を形成する。金属膜１３は、マスキングの上に形成されるので、成膜の後にマスキングを除去することにより、先端面１１に金属膜１３をつかないようにする事が可能となる。
【実施例】
【００５７】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００５８】
端面形状がテーパ球面である光ファイバピグテイル１のサンプルを３００本作成し、この内６０本を本発明の実施例１としてクロム薄膜２２を０．０５μｍ、クロム−銅合金薄膜２３を０．０５μｍ、銅薄膜２４を１μｍ、金薄膜２５を０．２μｍの順にイオンプレーティングで光ファイバ上に形成し光ファイバピグテイル１を作製した。このときのクロム−銅合金薄膜２３の銅の組成比率は、５０原子％とした。つぎに、本発明の実施例２としてクロム薄膜２２を０．０５μｍ、クロム−銅合金薄膜２３を０．０５μｍ、銅薄膜２４を１μｍ、金薄膜２５を０．２μｍの順にイオンプレーティングで光ファイバ上に形成し、６０本の光ファイバピグテイル１を作製した。このときのクロム−銅合金薄膜２３の銅の組成比率は、８原子％とした。さらに、本発明の実施例３としてクロム薄膜２２を０．０５μｍ、クロム−銅合金薄膜２３を０．０５μｍ、銅薄膜２４を１μｍ、金薄膜２５を０．２μｍの順にイオンプレーティングで光ファイバ上に形成し６０本の光ファイバピグテイル１を作製した。このときのクロム−銅合金薄膜２３の銅の組成比率は、９２原子％とした。
【００５９】
本発明の実施例４として、クロム薄膜２２を０．０５μｍ、銅薄膜２４を１μｍ、ニッケル薄膜２６を１μｍ、金薄膜２５を０．２μｍの順にイオンプレーティングで光ファイバ上に形成し、６０本の光ファイバピグテイル１を作製した。
【００６０】
さらに、本発明の比較例として、残りの６０本で電子ビーム蒸着でＳｉＯｘ=０．０５μｍ、Ｔi＝０．０５μｍ、Ｐｔ＝０．２μｍ、Ａｕ＝０．１μｍの膜厚で形成し、光ファイバピグテイル１を作製した。本発明と比較例の光ファイバピグテイルにおいて、それぞれ６０本を作製するのにあたり、蒸着バッチ毎のバラツキをみるために、１バッチについて２０本づつ作製し、３バッチで合計６０本づつ作製した。
【００６１】
光ファイバピグテイル１の半田濡れ性の確認するため、ビスマススズ=５８:４２にて半田濡れ性試験を実施した。図８に示すように、半田８２を半田層８１にて２５０℃にあたため、暖められた半田８２に光ファイバピグテイル１を浸積した状態で５秒放置した後、半田８２より光ファイバピグテイル１を引き上げ、その外観を顕微鏡にて×２０倍で観測した。本発明、比較例の光ファイバピグテイル１において各１０本づつ実施した。
【００６２】
次に、光ファイバピグテイル１をフェルール９４に半田固定を実施した後に、引っ張り試験を実施した。図９に示すように、フェルール９４上に半田９１を置き、ファイバ９２をフェルールに通してコイル９３で加熱して金属膜１３部分を半田接合した。半田材料としてはAuＳｎ、ＡｇＳｎ、ＰｂＳｎなどがあるが、この場合では光パッケージの封止において最も利用されるＡｕ80Ｓｎ20を使用した。通常、半田のプリフォームをファイバと金属フェルールの接合部に積載して、レーザー加熱、脱酸素温風加熱、高周波誘導加熱を用いて溶融接合する。
【００６３】
金属のフェルール９４はＡＳＴＭ−Ｆ１５、ＳＵＳ、ニッケルなどが使用されるがこの場合では最も熱膨張率が低い金属としてＡＳＴＭ−Ｆ１５を使用した。ＡＳＴＭ−Ｆ１５はＦｅ―Ｃｏ−Ｎｉからなる合金であり、このＡＳＴＭ−Ｆ１５を材料として成形、切削加工などで管状とし、ニッケル、金を１〜３μｍずつ順次メッキして金属フェルール作製した。
【００６４】
本発明、および比較例の光ファイバピグテイル１についてそれぞれ、５０本ずつ抜き取り引っ張り試験を実施した。引っ張り試験の方法を図１０に示す。フェルール９４をレール１０３の上のステージ１０４で固定し、被覆１４をステージ１０４の上のプッシュプルゲージ１０１で固定した。ステージ１０４を０．５ｍｍ／ｓｅｃにて動かし、加重をかけて、破断したときのプッシュプルゲージの値を読みとった。表１に半田濡れ性試験、引っ張り試験結果を示す。
【表１】
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【００６５】
表１より半田濡れ性については、本発明の実施例１および実施例４にて最も良好な結果となった。それに対して、実施例２および実施例３および比較例では、１〜２本のサンプルで金属膜１３に剥がれが生じて良好な結果を得ることができなかった。
【００６６】
表１より引っ張り強度については、本発明の実施例１は、１４．７０Ｎ以上の引っ張り強度を維持した。また、本発明の実施例４においても、１４．７Ｎ以上の引っ張り強度を維持した。それに対して実施例２は、１２．７４Ｎにて破断が発生し。実施例３のサンプルは、１２．７４Ｎ以上にて破断が発生し、比較例のサンプルは、８．８２Ｎ以上にて破断が発生した。
【００６７】
この結果より、従来のクロム薄膜１３１、クロム−金合金薄膜１３２、金薄膜１３３の順に薄膜を形成した後、ニッケル厚膜１３４、金厚膜１３５の順に厚膜を形成した光ファイバピグテイル、および従来のクロム薄膜１４１、クロム−金合金薄膜１４２、金薄膜１４３の順に薄膜を形成した後、金厚膜１４４、ニッケル厚膜１４５、金厚膜１４６の順に厚膜を形成した光ファイバピグテイル引っ張り強度が弱く破断が発生した。
【００６８】
これに対し、クロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、金薄膜２５の順に薄膜を形成した本発明の実施例１、およびクロム薄膜２２、銅薄膜２４、ニッケル薄膜２５、金薄膜２５の順に薄膜を形成した本発明の実施例２は、引っ張り強度が強く半田濡れ性の良好な光ファイバピグテイル１が得られた。
【００６９】
次に、実験２として、ファイバの引っ張り強度、及び半田濡れ性の、クロム薄膜、クロム−銅合金薄膜、銅薄膜、金薄膜の各膜厚依存性を調べるため、本発明の実施例として、各膜厚を変更したサンプルを１５種類イオンプレーティング法にて、各１３本づつ作製した。クロム−銅合金層の銅の割合は５０原子％とした。また、比較例１として、クロム薄膜、銅薄膜、金薄膜の順でイオンプレーティング法にて１種類、１３本作製した。次に比較例２として、クロム薄膜、クロム−ニッケル合金薄膜、ニッケル薄膜、金薄膜の順に成膜した１種類のサンプルを電子ビーム蒸着法にて、１３本作製した。さらに、比較例３として、クロム薄膜、クロム−金薄膜、金薄膜をイオンプレーティング法にて作製し、ニッケル厚膜、金厚膜を電解メッキにて成膜したサンプルを１種類、１３本作製した。それぞれのサンプルを前述した方法で、半田濡れ性試験、および引っ張り強度試験を実施した。その結果を表２に示す。
【表２】
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【００７０】
表２に示すように、引っ張り強度としては、試料２Ａから８Ａ、１０Ａ、１２Ａ、１４Ａが引っ張り強度の最小値が９．８Ｎ以上の良好な結果となった。半田濡れ性としては、試料１Ａ〜５Ａ、８Ａ、１０Ａ、１２Ａ〜１５Ａ、３Ｂが良好な結果となった。この結果からクロム薄膜２２を０．０１〜０．３μｍ、クロム−銅合金薄膜２３が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜を０．５〜２μｍ、金薄膜を０．５〜２μｍ成膜した試料２Ａ〜５Ａ、７Ａ、８Ａ、１０Ａ、１２Ａ、１４Ａが引っ張り強度、半田濡れ性の両方が良好であることがわかった。
【００７１】
次に、実験３として、ファイバの引っ張り強度、及び半田濡れ性のクロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、ニッケル薄膜２６、金薄膜２５の各膜厚依存性を調べるため、本発明の実施例として、各膜厚を変更したサンプルを２２種類イオンプレーティング法にて、各１３本づつ作製した。クロム−銅合金薄膜２３の銅の割合は５０原子％とした。それぞれのサンプルを前述した方法で、半田濡れ性試験、および引っ張り強度試験を実施した。その結果を表３に示す。
【表３】
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【００７２】
表３に示すように、引っ張り強度としては、試料２Ｃから４Ｃ、６Ｃから９Ｃ、１１Ｃ、１３Ｃから１７Ｃ、１９Ｃ、２１Ｃが引っ張り強度の最小値が９．８Ｎ以上の良好な結果となった。
【００７３】
半田濡れ性としては、試料１Ｃ〜６Ｃ、８Ｃ〜９Ｃ、１１Ｃ、１４Ｃ〜１７Ｃ、１９Ｃ〜２２Ｃが良好な結果となった。
【００７４】
この結果からクロム薄膜２２を０．０１〜０．３μｍ、クロム−銅合金薄膜２３が０．０１〜０．３μｍ、銅薄膜を０．５〜２μｍ、ニッケル薄膜を０．３〜２μｍ、金薄膜を０．５〜２μｍ成膜した試料２Ｃ〜４Ｃ、６Ｃ、８Ｃ、９Ｃ、１１Ｃ、１４Ｃ〜１７Ｃ、１９Ｃ、２１Ｃが引っ張り強度、半田濡れ性の両方が良好であることがわかった。
【００７５】
従って、本発明実施例である、光パッケージ等に組み込まれる光ファイバピグテイル１において、該端面後部にクロム薄膜２２、クロム−銅合金薄膜２３、銅薄膜２４、金薄膜２５の順、もしくは、クロム薄膜２２、銅薄膜２４、ニッケル薄膜２６、金薄膜２５の順に薄膜を、蒸着法、イオンプレーティング法もしくはスパッタリング法で薄膜を形成することにより、半田濡れ性および引っ張り強度性に優れた効果があらわれた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の光ファイバピグテイルを示す側面図である。
【図２】本発明の光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は本発明の光ファイバピグテイルの様々な先端面の形状を示す側面図である。
【図５】本発明の光ファイバピグテイルにおける金属膜を形成するための方法である蒸着を示す概要図である。
【図６】本発明の光ファイバピグテイルにおける金属膜を形成するための方法であるスパッタを示す概要図である。
【図７】本発明の光ファイバピグテイルにおける金属膜を形成するための方法であるイオンプレーティングを示す概要図である。
【図８】本発明の光ファイバピグテイルのぬれ性試験方法を説明するための図である。
【図９】本発明の光ファイバピグテイルの引っ張り強度試験方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の光ファイバピグテイルの引っ張り強度試験方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の光ファイバピグテイルを用いる光モジュールを示す図である。
【図１２】従来の光ファイバピグテイルを示す側面図である。
【図１３】従来の光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【図１４】従来の光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【図１５】従来の光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：光ファイバピグテイル
２：発光源
３：光パッケージ
４：ＬＤモジュール
５：半田
１１：先端面
１２：テーパ球面
１３：金属膜
１４：被覆
２１：素線
２２：クロム薄膜
２３：クロム−銅合金薄膜
２４：銅薄膜
２５：金薄膜
２６：ニッケル薄膜
５１：電子銃
５２：電子ビーム
５３：ターゲット
５４：基板
５５：膜
６１：イオン
６２：ターゲット
６３：原子
６４：基板
６５：膜
７１：ターゲット
７２：基板
７３：膜
８１：半田槽
８２：半田
９１：半田
９２：ファイバ
９３：コイル
９４：フェルール
１０１：プッシュプルゲージ
１０２：ステージ
１０３：レール
１０４：ステージ
１１１：導通接点
１３１：クロム薄膜
１３２：クロム−金合金薄膜
１３３：金薄膜
１３４：ニッケル厚膜
１３５：金厚膜
１４１：クロム薄膜
１４２：クロム−金合金薄膜
１４３：金薄膜
１４４：金厚膜
１４５：ニッケル厚膜
１４６：金厚膜
１５１：ＳｉＯｘ薄膜
１５２：チタンまたはクロム薄膜
１５３：白金、ニッケルまたはパラジウム薄膜
１５４：金薄膜
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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