(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パッケージ等に組み込まれる光ファイバピグテイルにおいて、光ファイバ先端近傍の側面にクロム、クロム−金合金、金の順序で薄膜を形成し、該薄膜上にニッケル、金の順序で厚膜を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】
上記光ファイバ先端面が、球面、平面、斜め平面、斜め球面、もしくはくさび形状であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバピグテイル。
【請求項３】
上記薄膜をイオンプレーティングもしくはスパッタリングにより形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバピグテイル。
【請求項４】
上記厚膜を電気メッキにより形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバピグテイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７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ハンダ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を固定するためにハンダ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との接合部分は、光ファイバの表面にチタン、白金、金の順で薄膜が形成され、その上にニッケル、金の厚膜を形成した構造になっており、この厚膜部分をハンダ５で接合していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光ファイバピグテイル１では、チタン、白金、金の薄膜と光ファイバをなす石英ガラスとの密着度が悪いために、ハンダ固定時に光ファイバとチタンとの界面に剥離が生じ、気密がとれないという課題があった。
【０００６】
これは、従来のチタン、白金、金の薄膜ではチタンの熱膨張係数が４５×１０-6と大きく、しかもチタンと白金の濡れ性はあまり良くない為に界面に剥離が生じたものと推測できる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて本発明は、光パッケージ等に組み込まれる光ファイバピグテイルにおいて、光ファイバ先端近傍の側面にクロム、クロム−金合金、金の順序で薄膜を形成し、上記薄膜上にニッケル、金の順序で厚膜を形成したことを特徴とする。
【０００８】
又、上記薄膜をイオンプレーティング法もしくはスパッタリング法で形成したことを特徴とする。さらに、上記厚膜を電気メッキにより形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００１０】
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の側面図である。又、図２は該光ファイバピグテイルの金属膜部分の断面図である。
【００１１】
本発明に係わる光ファイバピグテイル１は、被覆１４の一部を除去し、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２１側から順にクロム２２、クロム−金合金２３、金２４の薄膜を形成し、その上にニッケル２５、金２６の順で厚膜を形成したものである。
【００１２】
また、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。
【００１３】
金属膜１３を光ファイバの内側から順にクロム２２、クロム−金合金２３、金２４の薄膜としたのは、光ファイバ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、石英ガラスと濡れ性が良くしかも熱膨張係数が２３×１０-6と低熱膨張係数のクロム２２を石英ガラスに直付けする金属として採用した。又、厚膜形成までに金属膜が酸化されないように、最外周に耐食性、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２４を用いる必要がある。そのため、中間層として熱膨張係数が１１８×１０-6の金と低熱膨張係数のクロムとの中間的な熱膨張係数でしかも金、クロムともに濡れ性が良い、両金属の溶け合わせたクロム−金合金２３を採用した。
【００１４】
上記薄膜上に厚膜を形成した理由は、光ファイバピグテイル１を光パッケージ３にハンダ固定するときに、薄膜だけであると光ファイバピグテイル１の石英ガラスに形成された薄膜がハンダに吸い取られる「ハンダ食われ現象」が生じ、石英ガラスと薄膜との密着性がなくなり、気密がとれなくなる。その為に、上記薄膜上に厚膜を形成する必要が生じる。
【００１５】
又、上記厚膜をニッケル２５、金２６としたのは、厚膜を金２６だけで形成するには、貴金属で高価な金を豊富に使うと光ファイバピグテイル１のコストが高くなってしまうからである。その為に、比較的安価でしかも厚膜を形成しやすいニッケルで下地を形成し、最外周には上記薄膜同様、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２６を用いる必要がある。
【００１６】
ここで、薄膜とは膜厚１μｍ程度以下の膜をいい、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。
【００１７】
又、厚膜とは膜厚１μｍ程度を越える膜をいい、電気メッキにより薄膜の上に厚膜を付けることにより、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。
【００１８】
ここでの薄膜と厚膜とは膜厚１μｍを境に区別するものではなく、膜形成方法をも含めて分類している。
【００１９】
次に、薄膜形成方法について説明する。
【００２０】
光ファイバピグテイル１への金属薄膜形成方法は蒸着、気相成長、スパッタ、イオンプレーティングの４方法が考えられる。
【００２１】
蒸着は、るつぼとそれを加熱するヒータ、蒸発した蒸気を付着させる基板があり、基板とるつぼの間にシャッタをおいて蒸発の初期に出てくる不純物を基板の方へ行かないようにし、ついでシャッタを開けて目的の薄膜を基板につける方法であるが、形成される膜はヒータに近いところが厚くなり、光ファイバ全周に渡り均一の膜厚とならないために高温作用時に熱応力の不均一から膜剥離が生じ、現実的には光ファイバピグテイル１に適用できない。
【００２２】
又、気相成長は、膜としたい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不適当な方法である。
【００２３】
次に本発明に適用できる薄膜形成方法を図を用いて説明する。
【００２４】
図４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３１がターゲット３２の表面にある原子３３をはねとばし、はねとばされた原子３３はターゲット３２の近くにおかれた基板３４の上について膜３５を形成する方法で、一様な厚さの膜３５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の金属薄膜形成方法として適している。
【００２５】
図５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、るつぼ４１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４２として膜４３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４２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スパッタ又は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ハンダ付けする等の高温作用時においても石英ガラスと金属膜間の剥離は生じない。
【００２６】
次に、厚膜形成方法について説明する。
【００２７】
光ファイバピグテイル１の薄膜形成後の厚膜形成方法は電気メッキ、置換メッキ、化学還元メッキの３方法が考えられる。
【００２８】
置換メッキは、電解質溶液中の異種金属間の電位差を利用したものであるが、被メッキ品表面上を置換した金属で被覆されると反応は停止するために、析出膜厚は薄く、しかも素材との密着性も悪いので光ファイバピグテイルに採用することは出来ない。
【００２９】
又、化学還元メッキは一般的には無電解メッキといい、金属塩を含む溶液は可溶性の還元剤、ｐｈ調整剤、メッキ液の安定剤等からなり、上記溶液中に被メッキ品を浸漬すると、還元剤の酸化によって放たれる電子が金属イオンに転移し、金属皮膜が得られるものである。しかし、無電解金メッキは膜厚が１．５μｍ以下ではピンホール数が極端に多く、ハンダ付け時に高温加熱することにより下地のニッケルが酸化し褐色に呈色する。又、金は貴金属のため高価なので膜厚を１．５μｍ以上にすることはコスト上昇につながり、現実的なものとならない。
【００３０】
そこで、本発明に適用できうる厚膜形成方法を図を用いて説明する。
【００３１】
図６は電気メッキを示す概要図である。電気メッキはメッキ液５１、陽極５２、直流電源５３とからなり、被メッキ品５４を陰極にし外部からの電気エネルギーを用いて被メッキ品５４に所望の金属を析出させるものである。同時に金属源が陽極５２から溶解して補給されるため、一度建浴すると経時変化するものが少なく、液組成分中不足分を補給するだけで半永久的に使用できる。
【００３２】
その為に、密着性、経済性ともに３方法の中で最も優れており、本発明の光ファイバピグテイル１の厚膜形成方法として最も適している。
【００３３】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００３４】
光ファイバをなす石英ガラス外周上にイオンプレーティングもしくはスパッタを用い、金、白金、ニッケル、銅、クロム、チタンで薄膜を形成しようとしたところ、クロムとチタンのみが石英ガラス上に付着し、他は石英ガラス上に付着しなかった。その為、以下の比較試験において石英ガラスに直接形成させるのは、クロムとチタンの薄膜のみとした。
【００３５】
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１００本作成し、内５０本を本発明のクロム、クロム−金合金、金の順に薄膜をイオンプレーティングでそれぞれ１μｍ以下の膜厚で形成し、そのうちの２５本を薄膜の上にニッケル、金の順に厚膜を電気メッキでそれぞれ１〜２μｍの膜厚で形成した。
【００３６】
比較例として、残り５０本を従来のチタン、白金、金の順で薄膜をイオンプレーティングでそれぞれ１μｍ以下の膜厚で形成し、そのうちの２５本を薄膜の上にニッケル、金の順で厚膜を電気メッキでそれぞれ１〜２μｍの膜厚で形成した。
【００３７】
そして、薄膜形成後、薄膜部分にセロハンテープを貼り付けた後すばやく剥ぐことにより密着性を確認するテープ剥離試験をおこない、実体顕微鏡４０倍にて剥離の有無を確認した。次に厚膜形成後、光ファイバと金属膜間の機密状態をヘリウムリークディテクタで測定する気密試験を行った後、前記同様にテープ剥離試験を順におこなった。
【００３８】
その結果を表１に示す。表１は各サンプル２５本中の不良数を表す。気密試験は気密度が１×１０-8以下を良品とした。
【００３９】
【表１】
0004098925.tif 000002
【００４０】
この結果より、クロム、クロム−金合金、金と順に薄膜を形成した後、ニッケル、金の順に厚膜を形成することにより、剥離が生じず、気密性も良好な光ファイバピグテイルが得られた。
【００４１】
これに対し、チタン、白金、金の順に薄膜を形成した後、ニッケル、金の順に厚膜を形成した光ファイバピグテイルは剥離が生じることもあり、又気密性も良好でない結果となった。
【００４２】
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において、該端面後部の光ファイバの円周に光ファイバの内側から順にクロム、クロム−金合金、金の薄膜を形成し、該薄膜上にニッケル、金の順で厚膜を形成し、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し、電気メッキで厚膜を形成することにより、剥離性、気密性に優れた効果があらわれた。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光パッケージ等に組み込まれる光ファイバピグテイルにおいて、光ファイバ先端面近傍の側面にクロム、クロム−金合金、金の順序で薄膜を形成し、該薄膜上にニッケル、金の順序で厚膜を形成したことによって、パッケージ等に接合した際に剥離しにくく、気密性に優れた光ファイバピグテイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【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）〜（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図である。
【図４】スパッタを示す概要図である。
【図５】イオンプレーティングを示す概要図である。
【図６】電気メッキを示す概要図である。
【図７】ＬＤモジュールの内部構造図である。
【符号の説明】
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：ハンダ
１１：先端面
１２：テーパ球面
１３：金属膜
１４：被覆
２１：光ファイバ
２２：クロム
２３：クロム−金合金
２４：金
２５：ニッケル
２６：金
【図１】
0004098925.tif 000003
【図２】
0004098925.tif 000004
【図３】
0004098925.tif 000005
【図４】
0004098925.tif 000006
【図５】
0004098925.tif 000007
【図６】
0004098925.tif 000008
【図７】
0004098925.tif 000009