(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ芯線とフェルールとを一体化した光ファイバ端末をレセプタクル構造体に固定する光ファイバ端末固定方法であって、
前記フェルールを第１部材に固定して前記光ファイバ端末と該第１部材とを一体化し、
光半導体素子を実装した導波路基板を第２部材に位置決め固定し、
前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを前記第２部材に搭載し、
前記導波路基板に前記光ファイバ芯線を固定し、
前記第１部材から導出された光ファイバ芯線を前記導波路基板に固定することによって光学系サブユニットを構成し、
前記光学系サブユニットの前記光ファイバ端末の前記フェルールにスリーブを嵌合し、
該スリーブを前記レセプタクル構造体に穿設した孔に挿入し、前記光学系サブユニットの前記第１部材と前記レセプタクル構造体とをねじ構造を介して一体化することを特徴とする光ファイバ端末固定方法。
【請求項２】
前記フェルールを前記第２部材に穿設した係合孔に圧入して固定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ端末固定方法。
【請求項３】
光ファイバ芯線とフェルールとを一体化した光ファイバ端末を光学系ユニットに固定するために使用する光学系サブユニットであって、
前記フェルールを固定することによって光ファイバ端末と一体化する第１部材と、
光半導体素子を実装した導波路基板を位置決め固定するとともに、前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを搭載する第２部材と、
前記導波路基板に固定した前記光ファイバ芯線の前記第１部材から導出された部分を押圧、固定するファイバ押さえとを備え、
前記第１部材に立設した突起爪と、前記第２部材に穿設した係合孔とを嵌合させることにより、前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを前記第２部材に搭載することを特徴とする光学系サブユニット。
【請求項４】
前記フェルールを前記第２部材に穿設した係合孔に圧入して固定することを特徴とする請求項３記載の光学系サブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバとフェルールを一体化した光ファイバ端末の固定方法に関し、特に、光部品用実装基板、レセプタクル等に光ファイバ端末を固定する方法並びに光学系サブユニット及びレセプタクル構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信デバイスの光部品用実装基板等に光ファイバ端末を固定するにあたって、構成部品の点数を少なくして組立工程を簡略化することが種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−１０５３２２号公報には、全ての位置合わせ機構及びレセプタクル機構が同一の光部品用実装基板上に予め設けられた構造体を用いて組立工程を簡略化する技術が記載されている。この光部品用実装基板は、一体成形されるため、各部品毎に位置決めマーカー等を設ける場合に比較して、光ファイバ端末を含む各部品の実装工程が大幅に簡略化される。
【０００４】
また、従来の光ファイバ端末固定方法として、図６に示す光学系サブユニット３１を、そのまま光部品用実装基板乃至コネクタのハウジングに挿入する方法も存在する。この方法では、半田、接着剤、レーザー溶接等によって光ファイバ端末が基板等に固定される。例えば、導波路基板３６上に、予めエッチング形成された図示しないファイバ整列用Ｖ溝に光ファイバ端末３４の芯線部分３４ａを実装し、上方からファイバ押さえ３５で芯線部分３４ａを挟み込んで半田接合している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開２０００−１０５３２２号公報に記載の光部品用実装基板及びその製造方法では、光部品用位置合わせ基板の形状及びその基板に設けられた凹部の形状によって実装対象の光モジュール部品の形状が規制されるため、実装対象の部品の形状を変更すると、基板全体を作り直さなければならず、多品種少量生産において品種変更時の手間を軽減するにあたって問題となる。
【０００６】
また、図６に示した従来の光ファイバ端末固定方法においては、導波路基板３６上に光ファイバ端末３４を実装し、そのままの状態でパッケージやＰＷＢ上に搭載する。この際、光ファイバ端末３４が導波路基板３６の端面からはみ出している状態で作業者が取り扱うことになるため、作業途中で光ファイバ端末３４に接触して芯線部分３４ａを破損させるおそれがある。
【０００７】
さらに、近年、コネクタを差し込むためのレセプタクル・アダプタと光学系部品が一体化された形状の通信モジュールが出回る傾向にあり、特開２０００−１０５３２２号公報においても、ＭＵレセプタクルとの接続及び一体型モジュールの構造化を前提にしているが、光ファイバ端末を剥き出しでレセプタクルと嵌め合わせようとする時に、レセプタクルとファイバ接続部とに負荷がかかり、光ファイバを破損するおそれがあるため、著しく作業性に劣るという問題があった。仮に、レセプタクルとファイバ接続部とを互いに強固に接合できたとしても、光ファイバの破損時にレセプタクルまで一緒に交換する必要があるため、保守費用が増加するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の光部品用実装基板及びその製造方法等における問題点に鑑みてなされたものであって、多品種少量生産における品種の変更にも容易に対応することができ、組立時の光ファイバ端末、レセプタクル等の破損を防止し、保守コストを低く抑えることのできる光ファイバ端末固定方法及び光学系サブユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光ファイバ芯線とフェルールとを一体化した光ファイバ端末をレセプタクル構造体に固定する光ファイバ端末固定方法であって、前記フェルールを第１部材に固定して前記光ファイバ端末と該第１部材とを一体化し、光半導体素子を実装した導波路基板を第２部材に位置決め固定し、前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを前記第２部材に搭載し、前記導波路基板に前記光ファイバ芯線を固定し、前記第１部材から導出された光ファイバ芯線を前記導波路基板に固定することによって光学系サブユニットを構成し、前記光学系サブユニットの前記光ファイバ端末の前記フェルールにスリーブを嵌合し、該スリーブを前記レセプタクル構造体に穿設した孔に挿入し、前記光学系サブユニットの前記第１部材と前記レセプタクル構造体とをねじ構造を介して一体化することを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項１記載の発明によれば、光ファイバ端末と第１部材とが一体化されているため、取り扱いが容易である。また、光ファイバ芯線は破損しやすいが、破損した場合でも、光ファイバ端末と第１部材とを交換するだけで済むため、交換は容易であり、導波路基板を含む光学系ユニット全体を交換する必要がない。また、光学系サブユニットとレセプタクルとをねじ構造を介して一体化しているため、レセプタクルを取り替えることによってＳＣ型、ＭＵ型、ＬＣ型等種々の型式に対応することができるとともに、ねじで連結しているため、交換作業が容易である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ファイバ端末固定方法において、前記フェルールを前記第２部材に穿設した係合孔に圧入して固定することを特徴とする。これによって、光ファイバ端末を第１部材に容易に固定することができるとともに、光ファイバ芯線部分が破損した場合でも、光ファイバ端末を容易に取り替えることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、光ファイバ芯線とフェルールとを一体化した光ファイバ端末を光学系ユニットに固定するために使用する光学系サブユニットであって、前記フェルールを固定することによって光ファイバ端末と一体化する第１部材と、光半導体素子を実装した導波路基板を位置決め固定するとともに、前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを搭載する第２部材と、前記導波路基板に固定した前記光ファイバ芯線の前記第１部材から導出された部分を押圧、固定するファイバ押さえとを備え、前記第１部材に立設した突起爪と、前記第２部材に穿設した係合孔とを嵌合させることにより、前記一体化した光ファイバ端末と第１部材とを前記第２部材に搭載することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、光学系サブユニットを基本ユニットとして周囲に付加部品（高密度基板、ＬＳＩ−ＰＫＧ等）を実装することにより、多様なモジュール・アプリケーションを提供することができる。また、第２部材の底面にＰＷＢを実装、配置し、ＰＷＢパターンの構成によって単機能、複合機能（送受一体型）等様々な形態のモジュールを容易に提供することができる。そして、光ファイバ端末と第１部材とが一体化されているため、取り扱いが容易であり、光ファイバ芯線が破損した場合でも、光ファイバ端末と第１部材とを交換するだけで済むため、交換が容易で、導波路基板を含む光学系ユニット全体を交換する必要がない。さらに、第１部材に立設した突起爪と、第２部材に穿設した係合孔とを嵌合させることにより、一体化した光ファイバ端末と第１部材とを、第２部材に搭載するため、光学系サブユニット全体を強固に固定、保持することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光学系サブユニットにおいて、前記フェルールを前記第２部材に穿設した係合孔に圧入して固定することを特徴とする。これによって、光ファイバ端末を第１部材に容易に固定することができるとともに、光ファイバ芯線部分が破損した場合でも、光ファイバ端末を容易に取り替えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる光ファイバ端末固定方法並びに光学系サブユニット及びレセプタクル構造体の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる光ファイバ端末固定方法を用いて構成した光学系ユニットとしてのレセプタクル構造体の一実施例を示し、このレセプタクル構造体は、フランジ（第１部材）２、サブベース（第２部材）３、光ファイバ端末４、ファイバ押さえ５及び導波路基板６で構成される光学系サブユニットをレセプタクル１に装着することによって形成される。
【００２２】
レセプタクル１は、ＰＰＳ等の樹脂で形成され、その外形は、幅１５ｍｍ×長さ１５ｍｍ×高さ１０ｍｍ程度であって、コネクタ挿入部の形状によって若干寸法が異なる。コネクタ挿入部の形状は、ＭＵ型、ＬＣ型、ＭＴ型等様々な形状が規格化され、または業界標準となっており、光ファイバ芯線の使用数（１芯、２芯等）、ピッチによって決定される。
【００２３】
このレセプタクル１には、スリーブ８を挿入するためのスリーブ挿入孔１ａが穿設され、コネクタ挿入時は内部で光ファイバの先端同士が接合される。スリーブ挿入孔１ａを挟むように２つのマイクロねじ締結用のねじ孔１ｂが穿設される。このねじ孔１ｂは、Ｍ１．４×深さ５ｍｍ程度である。また、下部には、部品固定用のオプション孔１ｃが穿設される。例えば、ベース、ＰＷＢ等にオプション孔１ｃの径及びピッチに適合するようにピンを設け、ピンをオプション孔１ｃに挿入したり、接着剤や半田で固定することによってレセプタクル１とベース等を一体化できる。これによって、ユーザーによって任意の構造体を構成することができ、内蔵部品の形状等が変更になった時でも対処し易い。これらのスリーブ挿入孔１ａ、ねじ孔１ｂ等の反対側には、図示しない光コネクタ挿入口が形成され、挿入口の形状は、上述のように規格で定められている。
【００２４】
フランジ２は、光ファイバ端末４を圧入して、サブベース３に連結、固定するための部品である。フランジ２には、中央部に、光ファイバ端末４の外径より若干小さいファイバ挿入孔（φ１．２４〜φ１．２４５程度、不図示）が穿設され、しまりばめによって光ファイバ端末４が圧入、固定される。
【００２５】
ファイバ挿入孔を跨ぐようにして下方に２本の突起爪２ａが延設される。この２本の突起爪２ａは、サブベース３側に設けられている係合孔３ａに挿入、固定される。突起爪２ａの寸法は、サブベース３側の穴より０．１〜０．２ｍｍ程外周を小さく加工する。この部分は、精密な位置決めを必要とせず、接着剤を介して相互に固定すればよい。尚、図面では、突起爪２ａは矩形状に形成されているが、これは全体を一体成型（フライス加工等）とした場合を想定したものであって、この他に、平行ピンを挿入して突起爪２ａとしてもよい。全体の形状、周囲の部品との干渉等条件によっては非常に細い突起爪２ａにしなければならない場合もあるが、その場合には、一体加工で突起爪２ａを形成せず、平行ピンを打ち込んで突起爪２ａの代替としてもよい。
【００２６】
サブベース３は、フランジ２の固定用の係合孔３ａ及び光ファイバ端末４のガイド用溝３ｂを備えた板状部材であって、さらに、導波路基板６を搭載して固定するための役割も有する。この導波路基板６の光軸方向の位置を規制するために段部３ｃを設け、この段部３ｃに導波路基板６の端面を当接させて位置決めする。サブベース３の素材は良好な熱伝導性を保つため、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ乃至Ｆｅ−Ｎｉ合金を採用している。熱伝導性が重視されるのは、以下の理由による。
（１）導波路基板６上に実装されている光半導体素子から発生する熱を効率よく逃す。
（２）導波路基板６を半田固定する時に、サブベース３全体を加熱するため、熱を効率よく通して半田を迅速に溶融させ、他の接合済み部品への影響を抑える。
（３）フランジ２の突起爪とサブベース３の係合孔３ａを合わせて接着剤で固定するときに、熱硬化型接着剤を使用するため、前記（２）項と同様に熱を効率よく通して迅速に硬化させる。
【００２７】
光ファイバ端末４は、光ファイバ芯線４ａとフェルール４ｂとが一体化された部品である。ガラス乃至ジルコニア・セラミックで形成されたフェルール４ｂの径の中心に光ファイバ芯線４ａを通して固定したものであって、フェルール４ｂの径はφ１．２５、光ファイバ芯線４ａは、同φ０．１２５で共に規格化されている。
【００２８】
ファイバ押さえ５は、光ファイバ芯線４ａを抑えるための板状部材であって、その素材はＳｉである。ファイバ押さえ５で光ファイバ芯線４ａを導波路基板６の間に挟み込む形で固定する。ファイバ押さえ５と導波路基板６との接合にはＡｕＳｎ半田を用いる。
【００２９】
導波路基板６には、光ファイバ芯線４ａを整列させるためのＶ溝６ａが予めエッチング加工されており、このＶ溝６ａに光ファイバ芯線４ａを嵌めて固定する。また、発光・受光素子等の光半導体素子も全てこの基板上に搭載可能なように予め配線パターニングされている。
【００３０】
マイクロねじ７は、Ｍ１．４×長さ４ｍｍ程度の寸法で、防錆のためにステンレス製の部品であって、携帯端末機器等の部品固定用に使用されている市販品である。
【００３１】
スリーブ８は、光ファイバ端末４のフェルール４ｂとレセプタクル１とを連結させるためのパイプ状の部品であり、その内径はφ１．２５、外形はφ１．６程度であり、一般市販品である。
【００３２】
次に、上記構成を有するレセプタクル構造体の組立方法について説明する。
【００３３】
まず、光ファイバ端末４をフランジ２に圧入、固定する。次に、サブベース３の段部３ｃに導波路基板６を位置決めして半田で固定する。そして、光ファイバ端末４とフランジ２のサブアセンブリをサブベース３上に搭載する。導波路基板６のＶ溝６ａに光ファイバ芯線４ａを嵌めて固定する。サブベース３の係合孔３ａに接着剤を溜め、フランジ２の突起爪２ａをサブベース３の係合孔３ａに嵌合させる。その後、フランジ２から導出する光ファイバ芯線４ａをファイバ押さえ５によって上方から押圧して半田で固定する。ここまでの工程で、フランジ２〜光ファイバ端末４〜導波路基板６〜サブベース３が一体化されることになり、光ファイバ芯線４ａの可能性が少ない、取り扱い容易な光学系サブユニットが完成する。
【００３４】
次に、フランジ２から突出しているフェルール４ｂにスリーブ８を嵌める。スリーブ８を嵌めた状態で、そのままレセプタクル１に挿入し、２本のマイクロねじ７でフランジ２を固定する。レセプタクル１の光軸中心と光ファイバ端末４の光軸中心はスリーブ８の案内によって自動的に中心合わせが行われる。レセプタクル１のコネクタとの接続部様式については既存の規格で対応するコネクタハウジング構造を利用する。以上によって、図２乃至図４に示すレセプタクル構造体の組立体が得られる。
【００３５】
次に、本発明にかかるレセプタクル構造体の第２実施例について図５を参照しながら説明する。
【００３６】
本実施例では、サポートベース９をレセプタクル１に連結させている。サポートベース９は、レセプタクル１と嵌合させるためのオプション部品であって、サポートベース９上にパッケージやＰＷＢ、回路部品等を搭載する。サポートベース９の素材は、任意に選定できる。
【００３７】
レセプタクル１に設けられている部品固定用のオプション孔１ｃ（図１参照）を利用して、サポートベース９にオプション孔１ｃの径及びピッチに合うように図示しないピンを設け、オプション孔１ｃを利用してピンを挿入して接合面９ａを介して接着剤で固定する。これによって、サポートベース９上にパッケージやＰＷＢ、電気部品等を搭載してモジュール化することができる。ユーザーによって任意の構造体を構成することができ、内蔵部品の形状等が変更された場合でも対処し易い。また、レセプタクル１のコネクタ挿入部を交換すれば、ＬＣ型、ＭＵ型等様々な規格のコネクタ形状に対応することができ、製品シリーズの展開が容易となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多品種少量生産における品種の変更にも容易に対応することができ、組立時の光ファイバ端末、レセプタクル等の破損を防止し、保守コストを低く抑えることのできる光ファイバ端末固定方法及び光学系サブユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光ファイバ端末固定方法並びに光学系サブユニット及びレセプタクル構造体の第１実施例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のレセプタクル構造体を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図３】図２のレセプタクル構造体を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のレセプタクル構造体の光ファイバ端末の光ファイバ芯線近傍を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図である。
【図５】本発明にかかる光ファイバ端末固定方法並びに光学系サブユニット及びレセプタクル構造体の第２実施例を示す組立斜視図である。
【図６】従来の光ファイバ端末固定方法の一例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１    レセプタクル
１ａ  スリーブ挿入孔
１ｂ  ねじ孔
１ｃ  オプション孔
２    フランジ
２ａ  突起爪
３    サブベース
３ａ  係合孔
３ｂ  ガイド用溝
３ｃ  段部
４    光ファイバ端末
４ａ  光ファイバ芯線
４ｂ  フェルール
５    ファイバ押さえ
６    導波路基板
６ａ  Ｖ溝
７    マイクロねじ
８    スリーブ
９    サポートベース
９ａ  接合面
【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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