JP2011059487A - 光路変換型光コネクタの製造方法、及び光路変換型光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ組立ての煩雑さを解消して、安価に製造可能な光路変換型光コネクタを提供する。
【解決手段】予めコア部品１２を樹脂成形する。コア部品１２は、少なくとも、光ファイバ穴１５ａが形成された光ファイバ穴形成部１５及び回路基板１３側に対する位置決め構造１６の部分を有する。次いで、コア部品１２に光ファイバ２を挿入固定する。光ファイバを挿入固定した状態のコア部品１２に光透過性樹脂２０をオーバ−モールドする。光透過性樹脂２０は、少なくとも光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂを覆うとともに、光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂに対向して光ファイバの光路を光素子１４に向けるように傾斜した内部反射面２０ａを持つ。光透過性樹脂２０をオーバ−モールドするだけで光路変換部を構成できる。
【選択図】図４

Description

この発明は、光路変換型光コネクタの製造方法、及び光路変換型光コネクタに関する。

光ファイバと回路基板上の光素子との間で光信号の入出力をする光コネクタとして、図１３に示すように、樹脂成形された光コネクタ本体１に光ファイバ２を、光素子３を搭載した回路基板４と平行に導入し、光ファイバ２の先端の前方に４５°傾斜の反射面５を形成した光路変換型光コネクタ６がある（特許文献１）。
光ファイバ２ａから出射した光は、反射面５で９０°向きを変えて、光素子３に入射する。
前記反射面５は光コネクタ本体１における光ファイバ（裸ファイバ）２ａの先端側に形成した凹所７の前方傾斜壁面に形成されている。符号２Ａは光ファイバテープ心線を示し、２は光ファイバテープ心線２Ａを構成する光ファイバ素線、２ａはその被覆を除去した光ファイバ（裸ファイバ）を示す。光ファイバ２、２ａは接着剤充填窓８から充填した接着剤で固定する。凹所７には透明接着剤を充填し、透明ガラス９で封止する。透明ガラス９の表面には、光素子３から出射した光が反射して光損失が生じることを防ぐために、通常、ＡＲコーティング（反射防止膜）を形成する。光コネクタ本体１には回路基板４に形成した位置決め用穴４ａに嵌合する嵌合ピン１０が形成されている。

特開２００９−１０３９９８

特許文献１の光コネクタ６は、凹所７に透明接着剤を充填し透明ガラス９で封止する作業が必要であり、その組み立て作業が煩雑である。また、封止用の透明ガラス９が必要なので、部品点数が多くなる。これらのことから、光コネクタのコストが高くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光路変換型の光コネクタの組み立ての煩雑さを解消して、安価に製造可能な光路変換型光コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、光素子が実装された回路基板上に設置されて、光ファイバの光路を前記回路基板上の光素子に向ける光路変換型光コネクタを製造する光路変換型光コネクタの製造方法であって、
少なくとも、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が形成された光ファイバ穴形成部及び前記回路基板側に対する位置決め構造の部分を有するコア部品を予め樹脂成形し、
前記光ファイバ穴形成部の光ファイバ穴に光ファイバを挿入した状態でコア部品に光透過性樹脂を、少なくとも前記光ファイバ穴形成部の先端面を覆うとともに前記光ファイバ穴形成部の先端面に対向して光ファイバの光路を前記光素子に向けるように傾斜した内部反射面が形成されるように、オーバ−モールドすることを特徴とする。

請求項２の発明は、光素子が実装された回路基板上に設置され、回路基板と平行に導入される光ファイバの光路を前記回路基板上の光素子に向ける光路変換型光コネクタにおいて、
少なくとも、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が形成された光ファイバ穴形成部」及び前記回路基板側に対する位置決め構造の部分を有する、予め樹脂成形されたコア部品と、このコア部品に、光ファイバ穴形成部の光ファイバ穴に光ファイバを挿入した状態でオーバ−モールドされた光透過性樹脂部分とからなり、
前記光透過性樹脂部分は、少なくとも光ファイバ穴形成部の先端面を覆うとともに前記光ファイバ穴形成部の先端面に対向して光ファイバの光路を前記光素子に向けるように傾斜した内部反射面、及び、光素子に面する入出射面を有することを特徴とする。

請求項３は、請求項２記載の光路変換型光コネクタにおいて、光透過性樹脂部分の前記入出射面が、反射抑制作用をする微細凹凸構造を有することを特徴とする。

請求項４は、請求項２又は３記載の光路変換型光コネクタにおいて、光透過性樹脂部分の前記入出射面にコリメートレンズ部を形成したことを特徴とする。

請求項５は、請求項２又は３記載の光路変換型光コネクタにおいて、光透過性樹脂部分の前記入出射面に集光レンズ部を形成したことを特徴とする。

請求項６は、請求項２〜５のいずれかに記載の光路変換型光コネクタにおいて、コア部品は、光ファイバ穴形成部の先端面が、その両側の位置決め構造の部分のコア部品先端面に対してコア部品前後方向の凹所となっており、前記光透過性樹脂部分は、コア部品の少なくとも前記凹所部分にオーバ−モールドされていることを特徴とする。

本発明において、コア部品が光ファイバ穴形成部及び回路基板に対する位置決め構造の部分を有しているので、このコア部品を剛性の高い樹脂材料を用いて高精度に成形すれば、位置決め精度のよい光路変換型光コネクタが得られる。
また、コア部品の外形を単純な形状とすることができるから、その点でも高精度成形が容易になる。
また、予め樹脂成形したコア部品に光ファイバを挿入し光透過性樹脂をオーバ−モールドすれば、光ファイバの光路を光素子に向ける内部反射面が形成されるので、従来の光コネクタのような、凹所に透明接着剤を充填し透明ガラスで封止するなどの組み立て工程は不要となる。このように光路変換型の光コネクタの組み立ての煩雑さが解消され、安価な光路変換型光コネクタを得ることができる。

請求項３によれば、光透過性樹脂の入出射面に微細凹凸構造が形成されているので、光素子から出射した光が反射して光損失が生じることを防ぐことができる。
そして、この微細凹凸構造は、光透過性樹脂のオーバ−モールド時に同時に形成されるので、煩雑な工程で反射防止コーティングを施した別部材の透明ガラスは不要となる。

請求項４又は５のように、光透過性樹脂の入出射面にコリメートレンズ部又は集光レンズ部を形成すれば、出射光の光束が発散することを防止して、光ファイバと光素子との間の光結合効率を十分高くすることができる。

請求項６のように、コア部品の光ファイバ穴形成部の先端面に凹所を形成して、その凹所に光透過性樹脂をオーバ−モールドした光コネクタでは、光ファイバの先端位置の両側に位置決め構造の部分を設けることができ、位置決め構造の位置として適切である。

本発明の一実施例を示すもので光路変換型光コネクタの斜視図である。 図１の光路変換型光コネクタにおけるコア部品の断面図である。 図２のコア部品に光ファイバを挿入固定した状態の断面図である。 図３の光ファイバ挿入状態のコア部品に光透過性樹脂をオーバ−モールドして製造した光路変換型光コネクタを回路基板上に設置した状態の断面図である。 上記の光路変換型光コネクタにおける光透過性樹脂部分の入出射面にコリメータレンズ部を形成した実施例を示す要部拡大断面図である。 上記の光路変換型光コネクタにおける光透過性樹脂部分の入出射面に集光レンズ部を形成した実施例を示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施例の光路変換型光コネクタの斜視図である。 図７の光路変換型光コネクタにおけるコア部品に光ファイバを挿入固定した状態の斜視図である。 図８におけるコア部品のみを示した断面図である。 図９のコア部品の平面図である。 図９のコア部品に光ファイバを挿入固定した状態（図８の状態）の断面図である。 図１１の光ファイバ挿入状態のコア部品に光透過性樹脂をオーバ−モールドして製造した光路変換型光コネクタを回路基板上に設置した状態の断面図である。 従来の光路変換型光コネクタを回路基板上に設置した状態の断面図である。

以下、本発明を実施した光路変換型光コネクタの製造方法及び光路変換型光コネクタについて、図面を参照して説明する。

図１〜図４は本発明の光路変換型光コネクタの製造方法及び光路変換型光コネクタの一実施例を示すもので、図１は光路変換型光コネクタ１１の斜視図、図２は図１の光路変換型光コネクタ１１におけるコア部品１２の断面図、図３は図２のコア部品１２に光ファイバを挿入し固定した状態の断面図である。図４は図３の光ファイバ挿入状態のコア部品１２に光透過性樹脂をオーバ−モールドして製造した光路変換型光コネクタ１１を回路基板１３上に設置した状態の断面図である。
回路基板１３には発光素子あるいは受光素子などの光素子１４が搭載されている。
図３、図４において、２Ａは光ファイバテープ心線、２は光ファイバテープ心線２Ａを構成する光ファイバ素線（例えば２５０μｍφのＵＶ素線）、２ａはその被覆を除去した光ファイバ（裸ファイバ）を示す。

この光コネクタ１１を製造する場合、予め、図２のように、光ファイバ２ａを挿入する光ファイバ穴１５ａが形成された光ファイバ穴形成部１５及び回路基板１３に対する位置決めのための位置決め用穴（位置決め構造）１６を有するコア部品１２を樹脂成形する。 このコア部品１２の樹脂材料は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）やシリコン樹脂やエポキシ樹脂などを使用することができる。
図示のコア部品１２の光ファイバ穴１５ａは、コア部品後端側（図２で左側）の光ファイバ導入用開口部１７ａ及び接着剤充填窓１７ｂを持つ中空部１７の前方壁面から光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂに貫通している。

次いで、図３に示すように、複数本の光ファイバ素線２からなる光ファイバテープ心線２Ａを、その被覆部にゴムブーツ１８被せた状態で前記コア部品１２の中空部１７に光ファイバ導入用開口部１７ａから挿入するとともに、光ファイバ（裸ファイバ）２ａを光ファイバ穴１５ａに通す。この場合、光ファイバ２ａの先端面は、光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂと面一か僅かに突出させるとよい。
次いで、接着剤充填窓１７ｂから接着剤を充填して光ファイバ２、２ａを固定する。
次いで、前記図３の光ファイバ挿入状態のコア部品１２の先端面側に、図１、図４に示すように、光透過性樹脂２０をオーバ−モールドする。
この場合、光透過性樹脂２０は、少なくとも光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂを覆う（したがって、光ファイバ２ａの先端面を覆う）とともに、前記光ファイバ穴形成部１５の先端面１５ｂに対向して光ファイバの光路を光素子１４に向けるように傾斜した斜面２０ａが形成されるように、オーバ−モールドする。この場合、斜面２０ａの外面は鏡面にして内部反射面２０ａとする。
図示例では、オーバ−モールドされた光透過性樹脂２０の形状は簡略化してい示しており、４５°の傾斜面を持つ単なる三角形断面としているが、実際には、コア部品１２との一体結合を確実に行える形状とするとよい。
光透過性樹脂としては、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート））、ＺＥＯＮＥＸ（非晶質シクロオレフィンポリマー：登録商標）、ウルテムナチュラル（ポリエーテルイミド：登録商標）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、変性ポリオレフィンなどを用いることができる。
これらの光透過性樹脂は射出成形が可能である。

光透過性樹脂２０の光素子１４に面する入出射面２０ｂには、反射抑制作用をする微細凹凸構造が形成されている。この微細凹凸構造は、光の波長よりも短い周期的な凹凸を有する表面構造であり、サブ波長格子とも呼ばれ、反射防止効果が極めて高い。この微細凹凸構造は、表面に微細凹凸を形成した金型を用いることで、光透過性樹脂のオーバ−モールド時に形成することができる。

回路基板１３には、光コネクタ１１側の位置決め用穴１６と対応する位置決め用穴１３ａが形成されており、穴心が揃った両位置決め穴１６、１３ａに位置決めピン１９を嵌合させると、光コネクタ１１と回路基板１３上の光素子１４との位置決めが行われる。
光素子１４が受光素子である場合、光ファイバ２ａから出射した光は光透過性樹脂２０の内部反射面２０ａで４５°下方に反射して、光素子１４に入射する。
光素子１４が発光素子である場合、光素子１４から上向きに出射した光は光透過性樹脂２０の内部反射面２０ａで図４で水平な左方に反射して、光ファイバ２ａの端面に入射入射する。

上記の光路変換型光コネクタにおいて、コア部品１２が光ファイバ穴形成部１５及び回路基板１３に対する位置決め穴（位置決め構造）１６の部分を有しているので、このコア部品１２を剛性の高い樹脂材料を用いて高精度に成形すれば、位置決め精度のよい光路変換型光コネクタ１１が得られる。
また、コア部品１２の外形を単純な形状とすることができるから、その点でも高精度成形が容易である。
また、予め樹脂成形したコア部品１２に光ファイバを挿入し光透過性樹脂２０をオーバ−モールドすれば、光ファイバの光路を光素子１４に向ける内部反射面２０ａが形成されるので、図１３の従来の光コネクタのような、透明接着剤を充填し透明ガラス９で封止するなどの組み立て工程は不要となる。このように光路変換型の光コネクタの組み立ての煩雑さが解消され、安価な光路変換型光コネクタを得ることができる。
また、光透過性樹脂２０の入出射面２０ｂに微細凹凸構造が形成されているので、光素子１４から出射した光が反射して光損失が生じることを防ぐことができる。
そして、この微細凹凸構造は、光透過性樹脂のオーバ−モールド時に同時に形成できるので、煩雑な工程で反射防止コーティングを施した別部材の透明ガラスが不要となる。また、反射防止コーティングと異なり剥離の問題も生じない。

光素子１４が受光素子である場合、図５に示すように、光透過性樹脂２０の入出射面２０ｂに集光レンズ部２０ｃを形成すると、光ファイバ２ａから出射した光を発散させずに効率よく光素子１４に入射させることができる。
なお、この集光レンズ部２０cの表面にも前述の微細凹凸構造を形成することができる。

光素子１４が発光素子である場合、図６に示すように、光透過性樹脂２０の入出射面２０ｂにコリメートレンズ部２０ｄを形成すると、光素子１４から出射した光を発散させずに効率よく光ファイバ２ａに入射させることができる。
なお、このコリメートレンズ部２０ｄの表面にも前述の微細凹凸構造を形成することができる。

図７〜図１２に本発明の他の実施例の光路変換型光コネクタ２１を示す。
図７は光路変換型光コネクタ２１の斜視図、図８は図７におけるコア部品２２に光ファイバを挿入固定した状態の斜視図、図９はコア部品２２の断面図、図１０はコア部品２２の平面図、図１１はコア部品２２に光ファイバを挿入固定した状態（図８の状態）の断面図である。図１２は図１１の光ファイバ挿入状態のコア部品２２に光透過性樹脂をオーバ−モールドして製造した光路変換型光コネクタ２１を回路基板１３上に設置した状態の断面図である。図１〜図４と共通する部分には同じ符号を付して説明を省略する。

この光コネクタ２１を製造する際の製造手順は、図１〜図４で説明したものと概ね共通である。
すなわち、予め、図８〜図１０のように、光ファイバ２ａを挿入する光ファイバ穴２５ａが形成された光ファイバ穴形成部２５及び回路基板１３に対する位置決めのための位置決め用穴（位置決め構造）２６を有するコア部品２２を樹脂成形する。
この実施例のコア部品２２は、光ファイバ穴形成部２５のコネクタ幅方向両側に突出部２２ｄが形成されている。すなわち、光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂが、その両側の位置決め穴（位置決め構造）２６の部分のコア部品先端面２２ａに対してコア部品前後方向に凹む凹所２２ｂとなっている。前記位置決め用穴２６は、図１０にも示すように、上面から見て光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂの延長上に中心が位置している。
コア部品２２の光ファイバ穴２５ａは前記と同様に、コア部品後端側（図９で左側）の光ファイバ導入用開口部２７ａ及び接着剤充填窓２７ｂを持つ中空部２７の前方壁面から光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂに貫通している。

次いで、図８、図１１に示すように、複数本の光ファイバ素線２からなる光ファイバテープ心線２Ａを、その被覆部にゴムブーツ１８被せた状態で前記コア部品２２の中空部２７に光ファイバ導入用開口部２７ａから挿入するとともに、光ファイバ（裸ファイバ）２ａを光ファイバ穴２５ａに通す。次いで、接着剤充填窓２７ｂから接着剤を充填して光ファイバ２、２ａを固定する。
次いで、前記図８、図１１の光ファイバ挿入状態のコア部品２２に、図７、図１２に示すように、光透過性樹脂３０をオーバ−モールドする。
この実施例では、光透過性樹脂３０は、光ファイバ穴形成部２５の先端側の凹所２２ｂにオーバ−モールドされて、光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂを覆う（したがって、光ファイバ２ａの先端面を覆う）とともに、前記光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂに対向して光ファイバの光路を光素子１４に向けるように傾斜した斜面３０ａが形成されるように、オーバ−モールドしているだけでなく、コア部品２２の下面を除く概ね全体にオーバ−モールドしている。この場合、斜面３０ａの外面は鏡面にして内部反射面３０ａとする。この斜面３０ａのある部分は図７、図１２に示すように上面側に開口する凹所３０ｅとなっている。

また、回路基板１３には、光コネクタ２１側の位置決め用穴２６と対応する位置決め用穴１３ａが形成されており、穴心が揃った両位置決め穴２６、１３ａに位置決めピン２９を嵌合させると、光コネクタ２１と回路基板１３上の光素子１４との位置決めが行われる。

この実施例においても、前述の実施例と同様に、光透過性樹脂３０の光素子１４に面する入出射面３０ｂに、反射抑制作用をする微細凹凸構造が形成することができる。
また、前述の図５や図６と同様に、光透過性樹脂３０の入出射面３０ｂに集光レンズ部やコリメートレンズ部を形成することができる。

この実施例では、オーバ−モールドされた光透過性樹脂３０がコア部品２２の概ね全体を囲む形状であるから、コア部品２２と堅固に一体化される。また、この種の一般的な光路変換型光コネクタの外形と共通の外形にすることができるから、従来品との互換性の点で好適である。
また、光ファイバ２ａの先端位置の両側に位置決め穴２６があるので、位置決め構造の位置として適切である。

上述の各実施例では、光コネクタ側の位置決め穴１６又は２６と回路基板１３側の位置決め穴１３ａとに位置決めピンを嵌合させて、両者間の位置決めをしているが、コア部品１２、２２に、位置決め穴１６又は２６に代えて、位置決め用の嵌合ピンを一体に設けることもできる。
また、回路基板側に、光コネクタ側の位置決め穴１６又は２６に嵌合する位置決め用の突起部を設けて、両者間の位置決めをする構造としてもよい。
オーバ−モールドされる光透過性樹脂の形状は、上述の実施例に限らず、種々の形状とすることができる。要するに、少なくとも前記光ファイバ穴形成部の先端面を覆うとともに前記光ファイバ穴形成部の先端面に対向して光ファイバの光路を前記光素子に向けるように傾斜した内部反射面が形成されるように、オーバ−モールドされておればよい。

２Ａ 光ファイバテープ心線
２ 光ファイバ（光ファイバ素線）
２ａ 光ファイバ（裸ファイバ）
１１、２１ 光路変換型光コネクタ
１２、２２ コア部品
２２ａ （位置決め構造の部分の）コア部品先端面
２２ｂ 凹所
２２ｃ 突出部
１３ 回路基板
１３ａ 位置決め穴
１４ 光素子
１５、２５ 光ファイバ穴形成部
１５ａ、２５ａ 光ファイバ穴
１５ｂ、２５ｂ （光ファイバ穴形成部）の先端面
１６、２６ 位置決め用穴（位置決め構造）
１７、２７ 中空部
１７ａ、２７ａ 光ファイバ導入用開口部
１７ｂ、２７ｂ 接着剤充填窓
１８ ゴムブーツ
１９、２９ 位置決めピン
２０、３０ 光透過性樹脂
２０ａ、３０ａ 内部反射面
２０ｂ、３０ｂ 入出射面
２０ｃ 集光レンズ部
２０ｄ コリメートレンズ部

Claims (6)

1. 光素子が実装された回路基板上に設置されて、光ファイバの光路を前記回路基板上の光素子に向ける光路変換型光コネクタを製造する光路変換型光コネクタの製造方法であって、
   少なくとも、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が形成された光ファイバ穴形成部及び前記回路基板側に対する位置決め構造の部分を有するコア部品を予め樹脂成形し、
   前記光ファイバ穴形成部の光ファイバ穴に光ファイバを挿入した状態でコア部品に光透過性樹脂を、少なくとも前記光ファイバ穴形成部の先端面を覆うとともに前記光ファイバ穴形成部の先端面に対向して光ファイバの光路を前記光素子に向けるように傾斜した内部反射面が形成されるように、オーバ−モールドすることを特徴とする光路変換型光コネクタの製造方法。
2. 光素子が実装された回路基板上に設置され、回路基板と平行に導入される光ファイバの光路を前記回路基板上の光素子に向ける光路変換型光コネクタにおいて、
   少なくとも、光ファイバを挿入する光ファイバ穴が形成された光ファイバ穴形成部及び前記回路基板側に対する位置決め構造の部分を有する、予め樹脂成形されたコア部品と、このコア部品に、光ファイバ穴形成部の光ファイバ穴に光ファイバを挿入した状態でオーバ−モールドされた光透過性樹脂部分とからなり、
   前記光透過性樹脂部分は、少なくとも光ファイバ穴形成部の先端面を覆うとともに前記光ファイバ穴形成部の先端面に対向して光ファイバの光路を前記光素子に向けるように傾斜した内部反射面、及び、光素子に面する入出射面を有することを特徴とする光路変換型光コネクタ。
3. 光透過性樹脂部分の前記入出射面が、反射抑制作用をする微細凹凸構造を有することを特徴とする請求項２記載の光路変換型光コネクタ。
4. 光透過性樹脂部分の前記入出射面にコリメートレンズ部を形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の光路変換型光コネクタ。
5. 光透過性樹脂部分の前記入出射面に集光レンズ部を形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の光路変換型光コネクタ。
6. 前記コア部品は、光ファイバ穴形成部の先端面が、その両側の位置決め構造の部分の先端面に対してコア部品前後方向の凹所となっており、前記光透過性樹脂部分は、コア部品の少なくとも前記凹所部分にオーバ−モールドされていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の光路変換型光コネクタ。

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