JPH10260321A

JPH10260321A - 光伝送部材保持装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10260321A
Application number: JP10006699A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 隆太田; Nobutsugu Fukuyama; 暢嗣福山; Hirokuni Kurimoto; 宏訓栗本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバー等の光伝送部材を所定位置に固定
するための保持装置において、各光伝送部材を溝中に半
田を使用して確実に固定できるようにし、光伝送部材と
溝との間に空隙が生じにくいようにすること。【解決手段】複数の光伝送部材８をそれぞれ所定位置に
保持している保持基板３Ａを備えている光伝送部材保持
装置を製造する。保持基板３Ａに光伝送部材８を収容
し、固定するための溝７が設けられている。光伝送部材
８を溝７に収容し、溝７および光伝送部材８上に半田シ
ート１１を設置する。半田シート１１を溝７の方へと向
かって加圧しながら加熱することによって、溝７と光伝
送部材８との間隙に半田を流入させて充填し、光伝送部
材８を所定位置に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー等の光伝
送部材を所定位置に保持するための光伝送部材保持装置
を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば１２５μｍ程度の直径を有する複
数の光ファイバーを固定するための基板としては、種々
のものが知られている。通常は、光ファイバーを所定位
置に固定するために、保持基板にＶ溝等の固定用溝を形
成する。保持基板に対して複数列、例えば１６列の光フ
ァイバーを固定した後、この基板を他の光学部品に結合
する。この際、各光ファイバーは、例えば発光ダイオー
ド、受光素子に対して結合されたり、あるいは他の光フ
ァイバーやロッドレンズに対して光学的に結合される。

【０００３】保持基板の材質としては、シリコン、光学
ガラス、セラミックスなどが知られている。また、前記
のような固定用溝の形成方法としては、シリコン基板の
場合はエッチング法が実施されており、ガラス基板やセ
ラミックス基板の場合は研削加工法が実施されている。

【０００４】いずれのタイプの基板においても、基板に
固定した光ファイバーの光軸が所定位置からずれると、
光ファイバーと他の光伝送手段との間での伝送損失が大
きくなる。従って、光ファイバー保持基板における固定
用溝の加工精度としては、例えば０．５μｍ以下といっ
た、きわめて高い加工精度が要求されている。通常は、
光ファイバーをＶ溝中に樹脂接着材で固定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような保
持装置の場合には、特に各光ファイバーを発光ダイオー
ドや受光素子に対して結合した場合に、樹脂接着材から
有機ガスが発生し、この有機ガスが発光ダイオードの発
光界面に対して付着し、その発光特性が劣化するとの危
惧がある。

【０００６】本発明者は、こうした問題を回避するため
に、各光ファイバーをそれぞれ対応するＶ溝中に、半田
によって固定することを検討した。しかし、光ファイバ
ーの直径は、現在では通常は１２５μｍ程度であり、Ｖ
溝と光ファイバーとの間隙は極めて小さいために、保持
基板の末端面からＶ溝中に半田を流入させ、隙間無く充
填することは困難であることが判明してきた。このた
め、Ｖ溝と光ファイバーとの間隙に、半田が流入してい
ない空隙が発生し易い。

【０００７】このような溝中の半田内の空隙の挙動は、
明確ではない。しかし、前記したような光ファイバー保
持装置は、気密性のケースないしパッケージ内に収容さ
れ、光ケーブルの要所に設けられることが多く、この収
容パッケージ内には、レーザー等の光学素子の劣化を防
止するために窒素ガス等の不活性ガスを充填することが
多い。しかし、本光ファイバー保持装置でパッケージの
封止を行う場合、前記したように溝内に半田が十分に充
填されず、空隙が残留し、この空隙が溝に沿って長く延
びると、場合によっては溝内の空隙を伝わって不活性ガ
スが漏れだしうることが判明してきた。

【０００８】また、前記のような光ファイバー保持装置
を収容したパッケージは、屋外の過酷な環境下に置かれ
ることが多く、６０℃もの高温から−４０℃もの低温に
さらされたり、あるいは砂漠環境から高湿環境にさらさ
れたりする。光ファイバー保持装置のパッケージは、こ
うした過酷な周囲環境下で、長期間安定して動作しなけ
ればならない。しかし、前記のように溝中の半田に空隙
が残留していると、この空隙内に残留する空気が膨張と
収縮とを繰り返したり、あるいは空隙の中に湿気が侵入
したりし、この影響で光ファイバーの固定位置が僅かに
変動することがあった。光ファイバーの固定位置が変動
すると、たとえ変動の大きさが僅かであっても、その光
軸がずれるために、結合損失が増大し、あるいは変動す
る。

【０００９】本発明の課題は、光ファイバー等の光伝送
部材を所定位置に固定するための保持装置において、各
光伝送部材を溝中に半田を使用して確実に固定できるよ
うにし、この際光伝送部材と溝との間に空隙が生じにく
いようにすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光伝送
部材をそれぞれ所定位置に保持している保持基板を備え
ている光伝送部材保持装置を製造する方法であって、保
持基板に光伝送部材を収容し、固定するための溝が設け
られており、光伝送部材を溝に収容し、溝および光伝送
部材上に半田シートを設置し、この半田シートを溝の方
へと向かって加圧しながら加熱することによって、溝と
光伝送部材との間隙に半田を流入させて充填し、光伝送
部材を所定位置に固定することを特徴とする、光伝送部
材保持装置の製造方法に係るものである。

【００１１】本発明者は、光伝送部材を溝に収容した
後、溝および光伝送部材上に半田シートを設置し、この
半田シートを溝の方へと向かって加圧しながら加熱する
ことによって、溝と光伝送部材との間隙に半田を流入さ
せて充填することを想到した。この過程で、半田シート
は押しつぶされ、溝の内部へと優先的に流入し、光伝送
部材と溝との空隙内に充填されると共に、光伝送部材そ
れ自体が溝の表面に対して強く押圧され、所定位置に固
定される。これによって、光伝送部材の固定位置の誤差
を最小限とし、かつ溝と光伝送部材との間の空隙をも最
小限とすることに成功した。これにって、半田によって
光伝送部材を溝中に固定した光伝送部材保持装置を実用
化することに成功した。

【００１２】以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の好
適な実施形態を説明する。前記において、光伝送部材
は、光ファイバーであることが好ましいが、ロッドレン
ズ等の受動的な光伝送部材であって良い。光伝送部材
は、他の光伝送部材または光学素子と光学的に結合する
ことができる。この光学素子には特に限定はないが、レ
ーザー光を発振するレーザー発光素子や、レーザー光を
受光する受光素子が好ましい。

【００１３】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る
光ファイバー保持装置ないしアレイを概略的に示す正面
図であり、図１（ｂ）は、この装置を概略的に示す平面
図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の装置を左側から
見たときの正面図である。

【００１４】この光ファイバー保持装置１は、光ファイ
バー保持基板３を備えている。保持基板３は、光ファイ
バーの被覆を載置するための被覆載置部３ａを備えてお
り、被覆載置部３ａの中に光ファイバーの被覆２が固定
されている。被覆２の上に蓋５が被せられている。保持
基板３の保持部３ｂには、所定列数の溝７が形成されて
おり、各溝７は、それぞれ保持部３ｂの端面６から被覆
載置部３ａへと向かって延びている。各溝７の中にそれ
ぞれ光ファイバーの芯線８が収容されており、本発明に
従って半田で固定されている。保持部３ｂの上に蓋４が
被せられている。

【００１５】本発明に従って、こうした光ファイバーア
レイを製造する方法について述べる。まず光ファイバー
保持基板を製造する。これは、シリコン、セラミック
ス、ガラスによって形成できる。各溝は、例えば深さ百
二十五μｍ程度の微細なものである。各溝７中にそれぞ
れ光ファイバー８を収容し、整列させる。

【００１６】光ファイバー保持基板に溝を形成する方法
としては、シリコン材料をエッチングすることによって
溝を形成する方法がある。しかし、この方法によって
は、加工精度に限界があり、ある程度以上高精度のＶ溝
を形成することが困難であった。そこで、アルミナ、メ
ノウ、ジルコニア等のセラミックス材料やガラス材料を
研削加工して、各溝を形成する方法を使用できる。この
場合には、例えば、セラミックスの成形体を焼結させて
焼結体を製造し、この焼結体を平面研削加工して平坦面
を形成し、次いでこの平坦面をダイヤモンド砥石で研削
加工することによって、各溝を形成する。また、光ファ
イバー保持基板の固定用溝をプレス成形法によって形成
することができる。

【００１７】このガラスとしては、ＢＫ−７：光学ガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、イオン交換
ガラス、ＬｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラスが
特に好ましい。

【００１８】図１に示すような光ファイバー保持装置を
製造するのに際しては、図２に示すように、保持基板３
Ａの保持部３ｂ上に所定個数の溝７を形成し、溝７の中
に各光ファイバーの芯線８を収容する。ここで、１０は
保持部３ｂの上側面であり、３３は保持部３ｂの側面で
あり、３４は保持部３ｂの他方の端面である。

【００１９】ここで、各溝の開き角度は特に限定されな
い。しかし、各溝を研削加工によって形成する場合に
は、使用する砥石（通常はダイヤモンド砥石）の形状に
よって溝の横断面形状が決定される。この砥石の形状
は、研削加工の最中に少しずつ変化し、砥石の先端がな
まってくる。この際、溝の形状のうち最も重要な部分
は、光ファイバーに対して直接接触する傾斜面の形状で
あり、この傾斜面が、溝の全長にわたって一直線となっ
ていなければならない。この観点から、砥石を尖らせ、
溝の開き角度を小さくし、具体的には９０°以下とする
ことが好ましい。一方、溝の開き角度が小さすぎると、
溝内に光ファイバーが入りにくくなるし、溝の底部に半
田が極端に流入しにくくなる。従って、溝の開き角度を
６０°以上とすることが好ましい。

【００２０】隣り合う溝の間隔ないしピッチは、特に限
定されない。また、一つの光ファイバー保持基板に固定
する光ファイバーの本数も、各光ファイバーに対して光
学的に結合されるべき光学素子の個数によって決定され
るものである。本発明によって製造される光ファイバー
保持装置の特に好適な用途は、並列伝送モジュールであ
り、この場合には、通常８ビットの信号に対応する８つ
のチャンネルと、クロック等の他の制御信号に対応する
チャンネルとが必要であるので、一般的なテープファイ
バー（１２列等）を使用することが考えられる。この場
合、テープファイバーのファイバーピッチが２５０μｍ
であるので、隣り合う溝のピッチは２５０μｍが好まし
い。

【００２１】次いで、図３に示すように、保持部３ｂの
上側面１０に半田シート１１を載せ、溝７およびその中
の光ファイバー芯線８を覆う。図３に示すように、半田
シート１１の上に蓋４を載せる。そして、図４に示すよ
うに、保持基板３Ａを所定の加熱源（例えばホットプレ
ート３６）上に載置し、少なくとも半田シート１１の部
分を加熱する。この加熱の間に、矢印Ａで示すように上
方から所定の圧力を加える。

【００２２】この加熱処理の後に、保持装置の全体をホ
ットプレートから取り外し、図５に示す保持装置１２を
得る。各光ファイバーの芯線８の端面を光学研磨し、各
端面を、保持基板３Ａの保持部３ｂの端面６に露出させ
る。

【００２３】溝内において、各光ファイバーの表面と溝
の表面との間隔は極めて微細であるために、溝の表面に
対して特に濡れやすい材質の半田を使用する必要があ
る。通常は、半田の濡れ性を向上させるためには、半田
中にフラックスを添加することが好ましい。しかし、本
発明の対象である光ファイバー保持基板の場合には、溝
中での光ファイバーの固定位置の精度が高く、かつ完全
に無機材料からなることが望ましい。このため、特に濡
れ性の良い金系の共晶半田を使用することが特に好まし
い。

【００２４】こうした半田としては、信頼性の観点か
ら、金／スズ半田、金／ゲルマニウム半田、金／シリコ
ン半田が好ましい。特に金／スズ半田が流れやすいため
に好ましい。

【００２５】保持基板の材質がガラスまたはセラミック
スである場合には、半田が溝の表面に対して直接には濡
れない。従って、溝の内部まで半田を行き渡らせること
ができるため、少なくとも溝の表面にはメタライズ層を
形成することが好ましい。また、蓋と保持基板を固着さ
せるためには、相互当接面にメタライズ層を形成するこ
とが好ましい。メタライズ層の材質は特に限定されな
い。しかし、メタライズ層を複数の金属層によって形成
し、メタライズ層の下地側の層は、保持基板の材質に対
して良好な付着力を有している金属によって形成するこ
とが好ましい。また、メタライズ層の表面側は、使用す
るハンダの材質と同種の材質とすることが好ましく、特
に金または金の合金とすることが好ましい。

【００２６】特に好適な実施形態においては、保持基板
の母材から、クロム層／金層、チタン層／白金層／金層
の順番とする。すなわち、最外面に金が露出する。メタ
ライズ層の全体の厚さは、溝中における光ファイバーの
光軸の位置精度を一層向上させるという観点からは、
１．５μｍ以下とすることが好ましく、濡れ性を向上さ
せるという観点からは、０．５μｍ以上とすることが好
ましい。例えば、厚さ０．１μｍのチタン層／厚さ０．
１μｍの白金層／厚さ１μｍの金層を順次に積層する。

【００２７】光ファイバーアレイにおいては、通常は保
持部３ｂ上を覆う蓋４を使用する。この場合、蓋４を矢
印Ａのように加圧することによって半田シートに対して
圧力を加えることができるので、半田シートの全面にわ
たって均等に圧力を加えうる点で好ましい。しかし、蓋
４のうち、少なくとも半田シートと接触する底面４ａに
はメタライズ層を形成しておくことが好ましく、これに
よって蓋４と光ファイバーとの間に、半田の存在しない
微小な空隙が発生することを防止できる。

【００２８】次に、光ファイバー等の光伝送部材の表面
にもメタライズ層を形成することが好ましい。例えば通
信用の光ファイバーは、通常石英製であるために、半田
には直接に濡れにくい。そして、冷却時に半田が収縮す
るときに、光ファイバーの外周面を包囲する半田が、光
ファイバーに対して、内側へと向かって強く把握するよ
うに加圧する。この加圧力が大きすぎる場合には、半田
からの圧力によって光ファイバーの材質に軽微な異方性
が生じ、光ファイバー中を伝搬する光信号に影響を与え
る可能性もある。しかし、光ファイバーの表面にメタラ
イズ層を形成することによって、こうした半田の収縮に
よる圧力の影響が光ファイバーには及びにくくなる。

【００２９】次に、半田を溶解させる工程においては、
通常は２５０℃〜４００℃程度の温度が必要である。光
ファイバーの芯線を保持基板で保持し、光ファイバーの
被覆をこの保持基板上に保持していない場合には、保持
基板の全体を炉中に収容し、２５０℃〜４００℃に加熱
しても、さほど問題はない。

【００３０】しかし、光ファイバーの芯線と被覆とを保
持基板によって支持する（例えばピッグテール型の光フ
ァイバーアレイ）場合には、被覆が溶解しないようにす
る必要がある。この場合には、芯線を保持する保持部の
みを局部加熱することによって、光ファイバーの被覆の
周囲の温度が上昇しないようにすることが好ましい。こ
のためには、例えば保持基板をホットプレート上に載
せ、保持部の周辺のみを加熱する方法がある。

【００３１】また、加熱時に半田が酸化すると、メタラ
イズ層および光ファイバーに対して濡れにくくなるの
で、加熱時に少なくとも半田シートを不活性雰囲気下に
保持することが好ましい。ただし、前記したように、光
ファイバーの芯線の保持部のみを局部加熱するために、
保持基板をホットプレート上に載置する場合には、保持
基板の全体の周囲を不活性雰囲気とすることは困難であ
る。このため、不活性ガス、好ましくは窒素ガスを、少
なくとも半田シートの加熱処理の間中、局部加熱部分の
全域に対して吹きつけ続けることが好ましい。

【００３２】半田シートの加熱温度は、半田の共晶点＋
２０℃以上、共晶点＋５０℃以下とすることが特に好ま
しい。半田シートの加熱温度を半田の共晶点＋２０℃以
上とすることによって、光ファイバーの周囲への半田の
浸透を確保できる。また、半田シートの加熱温度を半田
の共晶点＋５０℃以下とすることによって、保持基板や
蓋の表面のメタライズ層の消失を防止できる。例えば、
金／ゲルマニウム半田（共晶点３５６℃）の場合には、
作業温度は３９０℃程度が最適であった。

【００３３】本発明においては、加熱時に半田シートに
対して光伝送部材の方へと荷重を加えることが必須であ
り、この荷重がない場合には、半田シートが溶解したと
きに各光伝送部材の位置が定まらず、溶融した半田中で
移動するため，各光伝送部材を所定位置に固定すること
ができなくなった。

【００３４】この荷重の大きさは、加熱中の半田シート
を確実に押しつぶし、ファイバーをＶ溝に押さえつける
ために、５００ｇ／ｃｍ²以上とすることが好ましい。
また、光伝送部材への荷重による悪影響を防止する観点
からは、２５００ｇ／ｃｍ²以下とすることが好まし
い。

【００３５】半田シートに対して荷重を加えつつ、加熱
すると、図３において、溶融した半田の一部が、保持部
３ｂの上側面１０の周縁方向へと向かって、上側面１０
を濡らしながら流動する。この際、半田の上側面１０上
での流動を確保するために、上側面１０の寸法よりも半
田シート１１の寸法を小さくすると共に、上側面１０の
全面にメタライズ層を設けておくことが好ましい。

【００３６】次に、本発明によって製造できる光伝送部
材の保持構造の細部の好適例について、更に説明する。
図６は、いわゆるＶ溝１３内に光ファイバー８を収容
し、半田シート１１を設置した状態を示す要部断面図で
あり、図７は、半田シートを溶解させ、各光ファイバー
を半田によってＶ溝中に固定した状態を示す要部断面図
である。

【００３７】各Ｖ溝１３は、それぞれ横断面が先鋭であ
る略三角形状の突起１４の間に形成されている。各Ｖ溝
の底部１６もかなり先鋭ではあるが、現実には砥石の先
端がなまっていることから、底部１６に若干のアールが
ある。前記したように、各Ｖ溝１３中に光ファイバー８
を収容する。この際、各突起１４の傾斜面１５に対し
て、各光ファイバー８の外周面が接触している。１７
は、光ファイバー８と突起１４の傾斜面１５との接触部
分である。

【００３８】ここで、平面Ｃは、各光ファイバー８をＶ
溝１３中に収容したときの各光ファイバー８の頂点を結
ぶ平面である。Ｂは、Ｖ溝を形成するための各突起１４
の頂点を結ぶ平面である。半田シート１１を保持部３ｂ
上に載せたときには、各光ファイバーの頂点が半田シー
ト１１に対して接触するようにすることが好ましい。即
ち、平面Ｃが平面Ｂよりも上方に位置していることが好
ましい。

【００３９】各光ファイバーのうち突起から突出した部
分の高さｇは、好ましくは−１μｍ〜５μｍであり、１
〜５μｍが特に好ましい。各光ファイバー８の全体がＶ
溝中に収容され、光ファイバーの一部が突起上に突出し
ない場合には、半田シートを押しつぶすときに、この圧
力とは関係なくＶ溝の中で光ファイバー８が移動するの
で、光ファイバー８の位置の精度が低下し易いからであ
る。一方、各光ファイバーの間隔ないしピッチ、および
Ｖ溝の開き角度θによって、各Ｖ溝を構成する各突起の
高さは決定されるし、各光ファイバー８の直径は予め決
まっている。このために、設計上、ｇを８０μｍよりも
大きくすることは困難である。

【００４０】半田シートを加圧しつつ加熱した後には、
図７に示すように、蓋４の底面４ａと突起１４とが接近
し、半田シートの厚さが小さくなり、各光ファイバー８
がほぼＶ溝１３内の所定位置に保持される。この際、本
発明においては、蓋４から下方へと向かって圧力を加え
ることによって、各光ファイバー８が、溶融した半田の
中で浮遊し、上方へと浮き上がるのを防止できる。

【００４１】この加熱および加圧の過程において、半田
シートを構成する半田の一部分は、光ファイバー８と突
起１４との間の空間１９へと向かって流入し、これを充
填し、他の一部は、図３において、保持部３ｂの上側面
１０に沿って、上側面１０の周縁方向へと向かって流れ
る。更に、半田の一部は、光ファイバー８の下側の空間
１８内へも流入する。

【００４２】この際、図３において、保持部３ｂの側面
３３および端面６、３４には、メタライズ層は設けられ
ていないので、これらの上には余剰の半田が流れない。
このように半田の逃げ場がないために、半田シートに対
して圧力を加えても、半田の厚さは所定値以下にはなら
ない（この理由については、更に後述する）。このた
め、図７において、突起１４の頂点を結ぶ平面Ｂと、蓋
４の底面４ａとの間隔ｊは一定値以下にはならない。厚
さ５０μｍの半田シートを用いた場合には、ｊは８〜３
０μｍである。

【００４３】ｊが１μｍ以下となるまで半田シートを押
しつぶせるようにするために、側面３３および端面６、
３４の少なくとも上側面１０と接している部分にメタラ
イズ層を形成することができ、これによって、溝および
光ファイバーの周囲に残留する半田の体積を減少させる
ことができる。この結果、各光ファイバーの周囲にある
半田の体積を減少させ、各光ファイバーの位置精度を一
層向上させることができる。

【００４４】通常は、図７において、ｉが５〜２０μｍ
程度に半田シートがつぶれ、ｈは３〜１０μｍである。
ただし、Ｄは、各光ファイバー８の頂点を結ぶ平面であ
り、Ｅは、各Ｖ溝１３の底部１６を結ぶ平面である。こ
れらの各寸法のうち、ｋ、ｊは、半田シートの厚さおよ
び面積と、側面に存在しうる余剰半田の量による。な
お、図７において、２１は光ファイバーと突起との間の
半田である。

【００４５】次いで、本発明者は、Ｖ溝１３を使用した
図７の構造で、特に半田に濡れにくい場合、次のような
実施形態を想到した。この実施形態について述べる。図
８は、各光ファイバーを溝中に設置し、半田で固定する
前の状態を示す断面図であり、図９は、各光ファイバー
を溝中に半田で固定している状態を示す断面図である。

【００４６】各溝２６の横断面の形状は略台形であり、
それぞれ真っ直ぐな傾斜面１５が形成されている。各溝
２６内において、各突起２３の一対の傾斜面１５の間に
平面部分２５が形成されている。また、各突起の頂部に
平面部分２４が形成されている。こうした平面部分２４
は、図７に示すような各突起１４の頂上付近を研削加工
することによって形成することができ、または、プレス
成形によって形成できる。半田シート１１を保持部３ｂ
上に載せたときには、各光ファイバー８の頂点が半田シ
ート１１に対して接触するようにすることが好ましい。
この段階で、各突起の平面部分２４を結ぶ平面Ｂと、各
光ファイバー８を溝２３中に収容したときの各光ファイ
バー８の頂点を結ぶ平面Ｃとの間隔ｇは、１０μｍ以上
とすることが好ましく、２０μｍ〜３０μｍとすること
が一層好ましい。

【００４７】図８に示すアセンブリに対して、本発明に
従って処理を施すことによって、図９に示す微構造が得
られる。ただし、図９に示す各符号は、図７に示したも
のと同じである。半田は、溶融し、突起２３上に流入
し、傾斜面１５に沿って流れ、光ファイバー８の下側と
平面部分２５との間に流入する。

【００４８】この結果、図９に示すように、各光ファイ
バー８が溝２６中に収容され、光ファイバー８の一部が
平面部分２４上に突出する。ここで、本実施形態におい
ては、光ファイバーの横の領域２９に半田が流入するの
と共に、各突起２３の平面部分２４上の空間３０にも半
田が流入する。この結果、蓋４の底面４ａと各突起の頂
点を結ぶ平面Ｂとの間隔ｊは、前記したものと同様の値
になり、しかも平面Ｂに対する光ファイバーの突出部分
の高さｈは８μｍ〜３０μｍとすることができた。

【００４９】半田の溶融が終わった段階では、半田２０
中に各光ファイバー８が浮遊した状態であり、光ファイ
バーは底面４ａおよび一対の傾斜面１５に対してほぼ等
距離の位置に固定される傾向がある。本実施形態によれ
ば、各突起２３の先端が削除され、平面部分２４が形成
されており、平面部分２４の上の空間３０に半田が流入
するので、図６、図７に示す実施形態と比較して、半田
シートを一層光ファイバーに近い位置にまで薄く押しつ
ぶすことができる。これによって、各光ファイバーの底
面４ａに対する距離ｉを極めて小さく、例えば１μｍ以
下とすることができ、各光ファイバーの固定位置のずれ
を著しく小さくできるようになった。

【００５０】この点について、更に詳しく説明する。図
１０には、図９において更に側面３３、４２まで延長し
て示すことにした。側面３３、４２には、メタライズ層
は設けられていないので、側面４２、３３は半田によっ
て濡れない。光ファイバーの横の領域２９に半田が流入
するのと共に、各突起２３の平面部分２４上の空間３０
にも半田が流入するが、このとき、行き場の無くなった
余剰半田は基板３ｂと蓋４との間を流れ、側面３３と４
２との間から流れ出る。

【００５１】このとき、側面３３と４２とは、メタライ
ズされていないので、半田は側面上を濡らすことはな
く、半田層から表面張力を持って膨らむ。４３がこの余
剰半田である。しかし、この余剰半田の表面は酸化し、
表面張力が上がり、ある量以上は存在出来ない。窒素雰
囲気にしたとしても、ある程度の酸素含有は免れないの
で、余剰半田４３の酸化は、完全には回避できない。こ
の存在し得る余剰半田分が、半田シートから、溶解・凝
固後に変形（体積変化）できるだけの半田である。

【００５２】そして、半田シート１１の厚さには下限が
あり、現在の加工技術では４０μｍ以下にすることは困
難である。半田シート１１の厚さに下限がある結果、固
定用の基板の表面と蓋４の表面４ａとの間隔を、ある程
度以上小さくすることは困難である。例えば、図７にお
いて、突起１４の頂点を結ぶ平面Ｂと、蓋４の底面４ａ
との間隔ｊは一定値以下にはならず、８〜３０μｍにな
るのが普通である。この結果、図７の構造においては、
半田の溶融時に光ファイバーが半田中で底面４ａの方へ
と向かって浮遊するので、光ファイバーの固定位置の精
度が、図９の構造と比較して低下する傾向がある。

【００５３】これに対して、図９に示す構造であると、
光ファイバー８が溝２６から高さｈだけ飛び出している
ので、ｊが、図７に示したものと同じ程度、例えば８〜
３０μｍ程度あったとしても、蓋４の底面４ａと光ファ
イバー８との間隔ｉは小さくなる。この結果、図７に示
した構造に比べ、光ファイバー８の固定位置の精度が著
しく向上する。

【００５４】これと共に、溝２６の底面側に平面部分２
５を設けることによって、溝２６の底部にも半田が濡れ
やすくなり、図７に示したような、まれに発生する空隙
４５が発生しなくなった。これによって、光ファイバー
８と突起２３との間に、薄い、ほぼ均一な厚さの半田層
が形成された。溝の底部まで半田に十分に濡れやすくす
るという観点から、底部の平面部分２５の幅を１０μｍ
以上とすることが好ましい。幅の寸法の最大値について
は特に制限はないが、通常は６０μｍ以下である。ま
た、溝の深さも特に制限はないが、図８に示すように光
ファイバー８を溝内に設置した状態で、光ファイバーの
表面が直接に平面部分２５に接触しないようにし、光フ
ァイバーが傾斜面１５上の２点１７で保持されるように
することが好ましい。

【００５５】図９に示す微構造においては、光ファイバ
ー８と突起２３との間にはほぼ均一な厚さの薄い半田層
２８が形成されており、隣り合う光ファイバー８の間に
は一体の大きな半田溜まり４０が形成されている。半田
溜まり４０は、空間２９、３０に充填された半田によっ
て形成されている。

【００５６】このように、基板上面１０と底面４ａとの
間の全体にわたり半田が充填されており、強度が高く、
温度変化に対しても光ファイバーの位置安定性が優れて
いる。これは、光素子との結合を行っている際の光学伝
搬特性が優れていることと等価である。

【００５７】しかも各光ファイバーは、確実に溝の壁面
に対して抑えつけられ、光ファイバーの整列精度が確保
されており、シングルモード光ファイバー等の高い整列
精度が求められている用途に対しても十分な特性を有し
ている。

【００５８】また、図９の構造であれば、光ファイバー
が平面Ｂから見て飛び出ており、各突起２３が尖ってお
らず、溶融した半田が流れる隙間が大きいので、半田の
溶融開始から、平面Ｂと底面４ａとの間の空間への充填
まで、半田の流動が損なわれることなく流れ易いので、
半田の溶融と充填の終了までに必要な時間を短くするこ
とができる。

【００５９】なお、本発明においては、半田による蓋と
基板との接合が終わったときに、図３に示した基板上面
１０の全面に半田を充填することが好ましい。これによ
って、基板上面１０と蓋の底面４ａとの間の気密性が保
たれるので、この光ファイバーアレイによってパッケー
ジの気密性を保持する構造の光部品に特に好適である。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
ファイバー等の光伝送部材を所定位置に固定するための
保持装置において、各光伝送部材を溝中に半田を使用し
て確実に固定できるようにし、この際光伝送部材と溝と
の間に空隙が生じにくいようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、光ファイバー保持基板を備えている
保持装置の一例を概略的に示す正面図であり、（ｂ）
は、この装置を概略的に示す平面図であり、（ｃ）は、
（ｂ）の装置を左側から見たときの正面図である。

【図２】保持基板３の保持部３ｂ上に所定個数の溝７を
形成し、溝７の中に各光ファイバーの芯線８を収容した
状態を示す斜視図である。

【図３】保持部３ｂの上側面１０および光ファイバー８
上に半田シート１１を載せた状態を示す斜視図である。

【図４】蓋４上から圧力を加え、半田シートを溶融させ
ている状態を示す斜視図である。

【図５】本発明によって得られた光ファイバー保持装置
を示す斜視図である。

【図６】本発明の一実施形態に係る光ファイバー保持装
置において、溝の形状の細部を示す断面図である。

【図７】図６の溝中に光ファイバーを半田２０で固定し
た状態を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態に係る光ファイバー保持
装置において、溝の形状の細部を示す断面図である。

【図９】図８の溝中に光ファイバーを半田２０で固定し
た状態を示す断面図である。

【図１０】図９のような構造において、余剰半田４３の
流れを説明するための断面図である。

【符号の説明】

１光ファイバー保持装置、２光ファイバーの被
覆、３，３Ａ光ファイバー保持基板、３ａ被覆
載置部、３ｂ保持基板３の保持部、６，３４保
持部３ｂの端面、７溝、８光ファイバー（芯
線）、１０保持部３ｂの上側面、１１半田シー
ト、１３Ｖ溝、１４突起、１５突起の傾斜
面、１６Ｖ溝１３の底部、１７光ファイバー８
と突起の傾斜面１５との接触部分、２０半田、２
３突起、２４，２５平面部分、２６溝、３０
各突起２３の平面部分２４上の空間、３３保持部３
ｂの側面、３６ホットプレート、４０半田溜ま
り、４３余剰半田、Ａ圧力の印加方向、Ｂ溝
を形成するための各突起の頂点を結ぶ平面、Ｃ各光
ファイバー８をＶ溝中に収容したときの各光ファイバー
８の頂点を結ぶ平面、ｇ各光ファイバーのうち突起
から突出した部分の高さ、ｊ突起の頂点を結ぶ平面Ｂ
と、蓋４の底面４ａとの間隔、 θ Ｖ溝の開き角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光伝送部材をそれぞれ所定位置に保
持している保持基板を備えている光伝送部材保持装置を
製造する方法であって、前記保持基板に前記光伝送部材を収容し、固定するため
の溝が設けられており、前記光伝送部材を前記溝に収容
し、前記溝および前記光伝送部材上に半田シートを設置
し、この半田シートを前記溝の方へと向かって加圧しな
がら加熱することによって、前記溝と前記光伝送部材と
の間隙に半田を流入させて充填し、前記光伝送部材を所
定位置に固定することを特徴とする、光伝送部材保持装
置の製造方法。
【請求項２】前記半田シートが金系の共晶半田からなる
ことを特徴とする、請求項１記載の光伝送部材保持装置
の製造方法。
【請求項３】前記光伝送部材の表面にメタライズ層を形
成することを特徴とする、請求項１または２記載の光伝
送部材の製造方法。
【請求項４】前記半田シート上に蓋を設置し、この蓋か
ら前記半田シートに対して圧力を加えることを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の光伝
送部材保持装置の製造方法。
【請求項５】前記蓋と、前記保持基板の表面であって、
少なくとも当該両者が当接する部分の各々にメタライズ
層を形成することを特徴とする、請求項４記載の光伝送
部材保持装置の製造方法。
【請求項６】前記光伝送部材が光ファイバーであり、前
記保持基板が、前記溝中に前記光ファイバーの芯線を保
持している保持部と、前記光ファイバーの被覆を載置し
ている被覆載置部とを備えており、前記保持部を局所加
熱することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つ
の請求項に記載の光伝送部材保持装置の製造方法。
【請求項７】前記半田シートの加熱を不活性ガス雰囲気
下で実施することを特徴とする、請求項１記載の光伝送
部材保持装置の製造方法。