(57)【要約】全般的には、発明はファイバブラッグ回折格子(２９)用気密パッケージ(２８)に関する。さらに詳しくは、発明はパッケージ(２８)内部にゲッタ(３０)を接着するための方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲッタを表面に取り付けるための方法において：
前記表面に接着剤を塗布する工程；及び
前記表面に前記ゲッタを接着するために、前記接着剤の層に前記ゲッタを貼り付ける工程；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記接着されたゲッタを加熱により活性化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着剤が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、熱硬化性樹脂及び熱可塑性材料からなる群から選ばれる１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ゲッタが、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ジルコニウム−アルミニウム、ジルコニウム−バナジウム−チタン−鉄、及びジルコニウム−バナジウム−鉄からなる群から選ばれる１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
密封パッケージにおいて：
容器；
前記容器に封着された蓋；及び
接着剤により前記蓋の内表面に接着されたゲッタ；
を備えることを特徴とする密封パッケージ。
【請求項６】
前記接着剤が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、熱硬化性樹脂及び熱可塑性材料からなる群から選ばれる１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の密封パッケージ。
【請求項７】
前記ゲッタが、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ジルコニウム−アルミニウム、ジルコニウム−バナジウム−チタン−鉄、及びジルコニウム−バナジウム−鉄からなる群から選ばれる１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の密封パッケージ。
【請求項８】
前記容器内にファイバブラッグ回折格子が装着されていることを特徴とする請求項５に記載の密封パッケージ。
【請求項９】
前記ファイバブラッグ回折格子に負熱膨張基板が取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の密封パッケージ。
【請求項１０】
前記容器が低熱膨張材料でつくられていることを特徴とする請求項８に記載の密封パッケージ。
【請求項１１】
密封パッケージにおいて：
容器；
前記容器に封着された蓋；及び
接着剤により前記蓋の内表面に接着されたゲッタ；
を備え、前記ゲッタが、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ジルコニウム−アルミニウム、ジルコニウム−バナジウム−チタン−鉄、及びジルコニウム−バナジウム−鉄からなる群から選ばれ、前記接着剤が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、熱硬化性樹脂及び熱可塑性材料からなる群から選ばれていることを特徴とする密封パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的にはファイバブラッグ回折格子(ＦＢＧ)用気密パッケージに関する。さらに詳しくは、本発明はパッケージ内部にゲッタを取り付けるための方法に関する。ゲッタは、非常に大きな表面積を有する、極めて多孔質の無機材料の部類である。ゲッタは、空気または液体を純化するため、水分を除去するため、及び化学反応を触媒するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ＦＢＧは、単一モード光ファイバのコアを高強度紫外光の周期パターンで露光することにより作成される。露光によりファイバのコアの屈折率に永久的な変化が生じる。少量の光が周期的屈折率変化毎に反射される。回折格子の周期が入射光の波長の１/２に等しいときに、特定の波長において反射光信号の全てがコヒーレント結合されて１つの大きな反射になる。この大きな反射がおこる波長はブラッグ波長と呼ばれる。ブラッグ波長は回折格子領域の温度及び歪に依存する。しかし、ある種の用途、例えばセンサ及び遠距離通信システム用の波長測定システムに対しては、ブラッグ波長は一定のままであるか、または予測通りに変化することが望ましい。
【０００３】
温度変動のブラッグ波長への影響を低減するための様々な方法が案出されている。ミラー(Miller)への米国特許の明細書(特許文献１)は、相異なる熱膨張係数を有する材料でつくられ、互いに結合された、２枚のプレートからなる、光ファイバ内にあるＦＢＧのための温度補償構造を開示している。光ファイバは熱膨張係数が小さい側のプレートの露出面に接着される。この構造は温度が変化すると曲がり、温度の低下にともなってファイバを引き伸ばす。モーレイ(Morey)等に発行された米国特許の明細書(特許文献２)は、ＦＢＧがある光ファイバ区画を相異なる熱膨張係数を有する２つの補償部材の間にクランプする工程を含む、温度制御方法を開示している。補償部材は、歪に起因するＦＢＧの波長変化が温度変化に起因する波長変化を実質的に補償するような、温度変化に比例する縦歪をファイバに与える。
【０００４】
ブラッグ波長への温度変動の影響を軽減するための別の方法は、負の熱膨張係数を有する基板をＦＢＧに取り付ける工程を含む。図１は光ファイバ６のＦＢＧ４に取り付けられた負熱膨張基板２を示す。ＦＢＧ４は金属ケース８内に配置される。一般に、金属ケース８は低熱膨張合金、例えば米国オレゴン州のエレクトロニック・スペース・プロダクツ・インターナショナル(Electronic Space Products International)社からコバール(商標)という商品名で販売されている鉄−ニッケル−コバルト合金でつくられる。本例において、負熱膨張基板８はβ−ユークリプタイトである。この材料は水分にさらされると適切に機能しない。この理由のため、通常、金属ケース８は気密封止される。図２Ａ及び２Ｂは、ＦＢＧパッケージ１２を形成するために乾燥ヘリウム／窒素環境内で金属ケース８にシーム封着された蓋１０を示す。
【０００５】
図３は(先に図２Ａ及び２Ｂに示された)蓋１０の内表面１４を示す。２つの多孔質金属ボックス１６，１８が蓋１０の内表面１４に溶接されている。多孔質金属ボックス１６，１８のそれぞれにはゲッタ、例えばＺＳＭ−５型ゼオライトが入っている。ゲッタの目的は、蓋１０と金属ケース８の間に形成された気密封止(図２Ａ及び２Ｂを参照されたい)がいくらかでも緩んだ場合に、水分を吸収することである。ゲッタは、ＦＢＧパッケージ１２(図２Ａ及び２Ｂを参照されたい)に入り得るか、あるいは蓋１０が金属ケース８(図２Ｂを参照されたい)にシーム封着された後に発生し得る、その他の流体を吸収するために備えることもある。ゲッタを多孔質金属ボックス１６，１８内に収める理由は、ゲッタを、(図２Ａ及び２Ｂに示される)ＦＢＧパッケージ１２の搬送中に外れて落下することがあり、(図１に示される)ＦＢＧ４を破損させ得る、大きな塊にしないためである。しかし、多孔質金属ボックス１６,１８を蓋１０に取り付けるプロセスは大きな費用がかかる。この作業の費用はＦＢＧパッケージ１２の総費用のおよそ１/４と見積もられる。
【特許文献１】
米国特許第６０４４１８９号明細書
【特許文献２】
米国特許第５０４２８９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＢＧパッケージ内へのゲッタ取付けにかかる費用を低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様において、本発明は表面にゲッタを取り付けるための方法に関する。本方法は、表面に接着剤を塗布する工程及び、表面にゲッタを接着させるために、ゲッタを接着剤層に貼り付ける工程を含む。一実施形態において、接着剤は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、熱硬化性樹脂及び熱可塑性材料からなる群から選ばれる１つを含む。別の実施形態において、ゲッタは、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ジルコニウム−アルミニウム、ジルコニウム−バナジウム−チタン−鉄、及びジルコニウム−バナジウム−鉄からなる群から選ばれる１つを含む。
【０００８】
本発明のその他の態様及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、表面にゲッタを取り付けるための方法を提供する。全般的に、本方法は接着剤を用いて表面にゲッタを直接接着する工程を含む。図４は接着剤層２６により基板２４の表面２２に接着されたゲッタ(以下、接着ゲッタと称する)２０を示す。接着され得るゲッタの例には、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ジルコニウム−アルミニウム、ジルコニウム−鉄、ジルコニウム−バナジウム−チタン−鉄、及びジルコニウム−バナジウム−鉄があるが、これらには限定されない。ゲッタ２０を表面２２に接着するために用いられ得る接着剤の例には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、及び熱硬化性樹脂または熱可塑性材料があるが、これらには限定されない。ゲッタ２０は表面２２に接着されるから、ゲッタ２０の大きな塊が外れて落下する危険は無視可能なほど小さい。接着ゲッタ２０は、空気または液体を純化するか、水分を除去するか、あるいは化学反応を促進するために用いることができる。
【００１０】
図５は接着ゲッタ３０を組み込んでいるＦＢＧパッケージ２８を示す(１つの接着ゲッタしか示されていない)。ＦＢＧパッケージ２８は容器３３を含む。容器３３は、熱膨張係数が小さい材料、例えば米国オレゴン州のエレクトロニック・スペース・プロダクツ・インターナショナル社から入手できる、鉄−ニッケル−コバルト合金の「コバール」でつくられる。一実施形態において、上記の合金は金メッキされる。ＦＢＧ２９及び負熱膨張基板３１，例えばβ−ユークリプタイトは、容器３３内に配置される。１つまたはそれより多くのゲッタ３０は、接着剤を用いて蓋３２に接着される。蓋３２は乾燥ヘリウム／窒素環境内で容器３３にシーム封着される。一実施形態において、ゲッタ３０は、蓋３２と容器３３の間の気密封止が緩くなった場合にＦＢＧパッケージ２８から水分を除去するために用いられる。水分を除去するに適するゲッタの一例はＺＳＭ−５型ゼオライトである。蓋３２が容器３３に封着された後に入り得るかまたは発生し得る炭化水素のようなガスを除去するために、別のゲッタを備えることができる。
【００１１】
接着ゲッタの、水分が存在する中での、有効性及び耐久性を確認するために行った試験を以下に説明する。評価に用いた試験試料は、基板の表面に接着剤層を塗布し、次いで接着剤層にゲッタを貼り付けることにより作成した。ゲッタは普通にはタブレットの形態にある。評価では、図６に示されるように、基板３８の表面３６に接着された６個のゲッタ３４がそれぞれの試験試料にある。基板は金メッキした「コバール」合金である。米国テキサス州ダラス(Dallas)のエクソン・モービル・コーポレーション(Exxon Mobil Corp.)社から入手できるＺＳＭ−５型ゼオライト及び米国ニューヨーク州コーニング(Corning)のコーニング社(Corning Incorporated)から入手できるＶｙｃｏｒ(登録商標)多孔質ガラスを含む、２種のゲッタを試験した。ゲッタの接着に用いた接着剤の例には、米国ニューヨーク州ブルックリン(Brooklyn)のコトロニクス・コーポレーション(Cotronics Corporation)社から入手できるＤｕｒａｌｃｏ(商標)エポキシ樹脂；Ｈｙｓｏｌ(商標)で作成されたエポキシ接着剤のＥＡ９３２０；及び社内で調合したエポキシ接着剤のＭＣＡ１４８がある。
【００１２】
試験試料の中には、基板及び／またはゲッタを、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン及びビス[(３−トリエトキシシリル)プロピル]テトラスルフィドの二成分混合物により表面処理し、次いで空気乾燥した試料がある。４５分間１７０℃に加熱することにより、接着ゲッタを活性化した。次いで、接着ゲッタ及び基板を高湿度にさらした。水分暴露の前と後に、試験試料の重量を測定した。表１に試験した試料の一覧を示す。
【表１】
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【００１３】
試験での対照試料は、溶接された２つの多孔質金属ボックスにより基板に固定された２つのＺＳＭ−５型ゲッタの総重量増加量である。これらの２つの金属ボックスは、図６に示される６個の接着ゲッタとほぼ同じ面積を基板上で占める。表２は、相対湿度５０％における、２時間後及び４時間後のそれぞれの、試験試料の重量の正味の変化を示す。表２には、対照試料における正味の重量変化も示す。全ての試験試料を考慮すると、２時間の水分暴露後に見られた最大重量増加量は０.０２２４ｇ(すなわちゲッタ１個当り０.００３７ｇ)である。溶接されたボックスにより基板に固定されたゲッタについての最大重量増加量は０.００５２ｇ(すなわちゲッタ１個当り０.００２６ｇ)である。表２は、ほとんど全ての試験試料において、４時間後の正味の重量変化が２時間後の重量増加量に比べて非常に小さいことを示し、これはゲッタがほとんど飽和していることを示す。
【表２】
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【００１４】
耐久性試験については、図７に示される重ね剪断試料構造を用いてゲッタ３４を基板３８及び４０に接着した。次いで、基板４０が基板３８に対してずれるように基板４０を引っ張ることにより、１００Ｇまでの剪断力を接着ゲッタ３４に印加した。表３は飽和した固着型ゲッタの重ね剪断強さの一覧を示す。データは、おそらく試料１１を除いて、接着法の試料の全てが１００Ｇまでの機械的衝撃荷重に耐えるに十分な重ね剪断強さを有することを示す。このことは、ゲッタの塊が外れて落下する危険が無視可能なほど小さいことを示す。ゲッタ界面での界面破壊は全く見られなかったことから、シランがゲッタ固着の耐久性を高めるかは明らかではない。
【表３】
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【００１５】
基板の表面へのゲッタの直接接着に関して本発明を説明した。代わりに、ダブリュー・エル・ゴア・アンド・アソシエイツ(W. L. Gore & Associates Inc.)社から入手できるゴアテックス(Gore-Tex)(登録商標)及びステンレス鋼メッシュのような低コスト多孔質材料にゲッタを包むことができる。次いで、上述したような基板の表面に低コスト多孔質材料を接着することができる。
【００１６】
本発明は、接着剤を用いてゲッタを低費用で基板表面に固定し得るという点で利点を提供する。この態様で接着されたゲッタが占めるスペースは多孔質金属ボックスにより表面に固定されたゲッタより小さい。このことは、接着ゲッタでは表面あたりのゲッタ密度を高めることが可能であり、対応して、吸収され得る水分量を高め得ることを意味する。接着ゲッタは水分暴露後でさえ耐久力があることが示された。接着ゲッタは、水分除去に限定されず、空気または液体を純化するため、及び化学反応を促進するために用いることができる。
【００１７】
本発明を限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の恩恵を有する当業者であれば、本明細書に開示された本発明の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることを認めるであろう。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＦＢＧを収めている金属ケースを示す
【図２Ａ】図１に示される金属ケースにシーム封着された蓋を示す
【図２Ｂ】図１に示される金属ケースにシーム封着された蓋を示す
【図３】図２Ａ及び２Ｂに示された蓋の内表面に溶接されたゲッタを示す
【図４】本発明の一実施形態にしたがって表面に接着されたゲッタを示す
【図５】本発明の一実施形態にしたがってＦＢＧパッケージ内部に取り付けられたゲッタを示す
【図６】接着ゲッタの有効性を評価するための試験試料を示す
【図７】接着ゲッタの耐久性を評価するための重ね剪断試料構造を示す
【符号の説明】
【００１９】
２０，３０    ゲッタ
２４，３１    基板
２６    接着剤層
２８    パッケージ
２９    ファイバブラッグ回折格子
３２    蓋
３３    容器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004525422.tif 000011
2004525422.tif 000012
2004525422.tif 000013
2004525422.tif 000014
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2004525422.tif 000016
2004525422.tif 000017
2004525422.tif 000018
2004525422.tif 000019
2004525422.tif 000020
2004525422.tif 000021
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【国際調査報告】
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