JP2013190815A - 光路変換型光コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ組立ての煩雑さをなくし安価に製造可能にする。
【解決手段】予めコア部品２２を高剛性樹脂で成形する。コア部品は、光ファイバ穴２５ａが形成された光ファイバ穴形成部２５及び回路基板側に対する位置決め構造２６の部分を有する。コア部品の光ファイバ穴形成部の先端面が前後方向に凹む凹所２２ｂとなっている。光ファイバ穴に光ファイバを挿入した状態で、前記高剛性樹脂より低剛性の光透過性樹脂３０を、前記コア部品２２の少なくとも凹所２２ｂ内に、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３０ａ、及び光素子に面する入出射面３０ｂが形成されるように、オーバ−モールドする。光透過性樹脂をオーバ−モールドするだけで光路変換部を構成できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光路変換型光コネクタの製造方法に関する。

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８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。
したがって、組立作業の簡略化、コスト低減などを可能にすることが望まれるが、さらに光路変換型光コネクタとして位置決め精度を確保できることが望まれる。

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、安価に製造可能、かつ位置決め精度を確保可能な光路変換型光コネクタの製造方法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高剛性樹脂で予め樹脂成形し、
前記コア部品は、光ファイバ穴形成部のコネクタ幅方向両側に突出部が形成されて、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に凹む凹所となっており、
前記位置決め構造は前記コア部品の各突出部に少なくとも一部がかかる態様で形成されており、
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その先端が前記光ファイバ穴形成部の先端面から僅かに突出するまで挿入した状態で、前記コア部品の少なくとも前記凹所内に前記高剛性樹脂より剛性の低い樹脂からなる光透過性樹脂を、前記コア部品の前記光ファイバ穴形成部の先端面の少なくとも光ファイバ穴領域および前記凹所の側面の一部が前記光透過性樹脂で覆われるとともに、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は、請求項１の光路変換型光コネクタの製造方法において、前記光透過性樹脂のオーバーモールドは、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接着した状態で行うことを特徴とする。

請求項３は、請求項1又は２記載の光路変換型光コネクタの製造方法において、前記入出射面に、反射抑制作用をする微細凹凸構造が形成されることを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項の光路変換型光コネクタの製造方法において、前記入出射面にコリメートレンズ部が形成されることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜３のいずれか１項の光路変換型光コネクタの製造方法において、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１〜５のいずれか１項の光路変換型光コネクタの製造方法において、前記光透過性樹脂を、前記内部反射面のある部分に、上面に開口する凹所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７は、請求項１〜６のいずれか１項の光路変換型光コネクタの製造方法において、前記位置決め構造の部分は、前記コア部品の各突出部における、上面から見て光ファイバ穴形成部の先端面の延長上にその中心が位置し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、そして、このコア部品は高剛性樹脂材料を用いて成形されるので、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。
また、コア部品の光ファイバ穴形成部の先端面にコア部品前後方向の凹所を形成して、その凹所に光透過性樹脂をオーバ−モールドするので、光ファイバ先端面位置の両側に位置決め構造の部分を設けることができ、したがって、仮にコア部品が精度低く成形された場合でも光ファイバ先端面位置のずれに与える影響は小さく、位置決め構造の位置として適切である。

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７のように、位置決め構造の部分が、光ファイバ穴形成部の先端面の延長上にその中心が位置している場合は、コア部品が精度低く成形された場合の光ファイバ先端面位置のずれに与える影響はさらに小さい。

本発明の光路変換型光コネクタの製造方法により製造される光路変換型光コネクタの一例を示す斜視図である。 （イ）は図１の光路変換型光コネクタにおけるコア部品の断面図、（ロ）は同平面図である。 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の斜視図である。 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を示す図で、（イ）は断面図、（ロ）は平面図である。 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。 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。 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について、図面を参照して説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例の光路変換型光コネクタの製造方法及びその製造方法により製造された光路変換型光コネクタを示すもので、図１は光路変換型光コネクタ２１の斜視図である。図２は図１の光路変換型光コネクタ２１におけるコア部品２２を示すもので、（イ）は断面図、（ロ）は平面図である。図３は図２のコア部品２２に光ファイバを挿入し固定した状態の断面図、図４は図３の光ファイバ挿入状態のコア部品の斜視図である。図５は図３、図４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２１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５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２１を製造する場合、予め、図２のように、前記光ファイバ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及び前記回路基板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。
このコア部品２２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。
このコア部品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２（ロ）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。
図示のコア部品２２の光ファイバ穴２５ａは、コア部品後端側（図２（イ）、（ロ）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３、図４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を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。この場合、光ファイバ２ａの先端面は、光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂから僅かに突出させる。
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３、図４の光ファイバ挿入状態のコア部品２２に、図１、図５に示すように、光透過性樹脂３０をオーバ−モールドする。
この場合、前記光ファイバ穴形成部２５の光ファイバ穴２５ａに光ファイバ２ａをその先端が前記光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂから僅かに突出するまで挿入した状態で、前記コア部品２２の少なくとも前記凹所２２ｂ内に前記高剛性樹脂より剛性の低い樹脂からなる光透過性樹脂３０を、前記コア部品２２の前記光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂの少なくとも光ファイバ穴領域および前記凹所２２ｂの側面の一部が前記光透過性樹脂３０で覆われるとともに、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２ａの光路を前記光素子１４に向けるように傾斜した内部反射面３０ａ、及び光素子１４に面する入出射面３０ｂが形成されるように、オーバ−モールドする。すなわち、光透過性樹脂３０をコア部品２２の少なくとも凹所２２ｂ内にオーバーモールドして、光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂの前方に前記内部反射面３０ａ及び入出射面３０ｂが形成されるようにする。
この実施例では、さらに、光透過性樹脂３０を、回路基板１３に対向する下面２２ｅを除くコア部品２２の外面の略全体にオーバーモールドしている。すなわち、コア部品２２の上面２２ｆ、左右の側面２２ｇ、背面２２ｈ、及び、位置決め構造部分のコア部品先端面２２ａのそれぞれ全体をオーバーモールドしている。なお、前記内部反射面３０ａは斜面３０ａの外面を鏡面にして形成する。
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３０の光素子１４に面する入出射面３０ｂ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。
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３０の内部反射面３０ａ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３０の内部反射面３０ａで図５で水平な左方に反射して、光ファイバ２ａの端面に入射する。

上記の光路変換型光コネクタにおいて、コア部品２２が光ファイバ穴形成部２５及び回路基板１３に対する位置決め穴（位置決め構造）２６の部分を有しているので、そして、このコア部品２２は高剛性樹脂材料を用いて成形されるので、位置決め精度のよい光路変換型光コネクタ２１が得られる。
また、コア部品２２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２２に光ファイバを挿入し光透過性樹脂３０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３０ａが形成されるので、図８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３０の入出射面３０ｂ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。

また、コア部品２２の光ファイバ穴形成部２５の先端面２５ｂにコア部品前後方向の凹所２２ｂを形成して、その凹所２２ｂに光透過性樹脂３０をオーバ−モールドするので、光ファイバ先端面位置の両側に位置決め構造２６の部分を設けることができ、したがって、仮にコア部品が精度低く成形された場合でも光ファイバ先端面位置のずれに与える影響は小さく、位置決め穴２６の位置として適切である。
すなわち、光路変換型光コネクタにおいて、光ファイバ先端面の位置及び向き（出射方向）の精度が重要であるが、光ファイバ穴形成部の先端面がピン穴（位置決め穴）の位置より前方に離間していれば、ピン穴位置に誤差があった時やピン（位置決めピン）とピン穴とのクリアランスなどのために、上面から見た左右のピン穴中心を結ぶ線が傾斜して光ファイバ穴形成部の先端面の上面から見た角度に傾きが生じた場合（コア部品が上面から見て回転した場合）、光ファイバ先端面の位置及び向きは大きく変化する。
これに対して、左右のピン穴が光ファイバ穴形成部の先端面の延長上にあれば、ピン穴位置に誤差があった時やピンとピン穴とのクリアランスなどのために、上面から見た左右のピン穴中心を結ぶ線が傾斜して光ファイバ穴形成部の先端面の上から見た角度に傾きが生じたとしても、光ファイバ先端面の位置及び向きが変化する程度は顕著に小さい。光路変換型光コネクタの場合は、単なる突合せ接続をする光コネクタと異なり、光ファイバ先端面から光素子までの光路が長いので、光路変換の精度として光ファイバ先端面の位置及び向きの精度は重要であるから、光ファイバ先端面位置の両側に位置決め穴２６があることは、前記の通り、位置決め穴２６の位置として適切である。

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。
また、金型を用いてオーバ−モールドされるのであるから、例えば接着固定する場合などと比べて位置や角度にバラツキのない高精度の内部反射面３０ａが得られ、したがって、高剛性樹脂材料を用いて実現されるコア部品２２の位置決め精度が、内部反射面３０ａのバラツキによって損なわれることはない。

光素子１４が受光素子である場合、図６に示すように、光透過性樹脂３０の入出射面３０ｂに集光レンズ部３０ｃ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３０c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７に示すように、光透過性樹脂３０の入出射面３０ｂにコリメートレンズ部３０ｄ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３０ｄ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。

上述の実施例では、光コネクタ側の位置決め穴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２２に、位置決め穴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、光透過性樹脂をコア部品の少なくとも凹所内に、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が形成されるように、オーバ−モールドするものであればよい。

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）
２１ 光路変換型光コネクタ
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
２２ｄ 突出部
１３ 回路基板
１３ａ 位置決め穴
１４ 光素子
２５ 光ファイバ穴形成部
２５ａ 光ファイバ穴
２５ｂ （光ファイバ穴形成部）の先端面
２６ 位置決め用穴（位置決め構造）
２７ 中空部
２７ａ 光ファイバ導入用開口部
２７ｂ 接着剤充填窓
１８ ゴムブーツ
２９ 位置決めピン
３０ 光透過性樹脂
３０ａ 内部反射面
３０ｂ 入出射面
３０ｃ 集光レンズ部
３０ｄ コリメートレンズ部

Claims (7)

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高剛性樹脂で予め樹脂成形し、
   前記コア部品は、光ファイバ穴形成部のコネクタ幅方向両側に突出部が形成されて、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に凹む凹所となっており、
   前記位置決め構造は前記コア部品の各突出部に少なくとも一部がかかる態様で形成されており、
   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その先端が前記光ファイバ穴形成部の先端面から僅かに突出するまで挿入した状態で、前記コア部品の少なくとも前記凹所内に前記高剛性樹脂より剛性の低い樹脂からなる光透過性樹脂を、前記コア部品の前記光ファイバ穴形成部の先端面の少なくとも光ファイバ穴領域および前記凹所の側面の一部が前記光透過性樹脂で覆われるとともに、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. 前記光透過性樹脂のオーバーモールドは、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接着した状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の光路変換型光コネクタの製造方法。
3. 前記入出射面に、反射抑制作用をする微細凹凸構造が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の光路変換型光コネクタの製造方法。
4. 前記入出射面にコリメートレンズ部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光路変換型光コネクタの製造方法。
5. 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１〜３のいずれか１項に記載の光路変換型光コネクタの製造方法。
6. 前記光透過性樹脂を、前記内部反射面のある部分に、上面に開口する凹所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１〜５のいずれか1項に記載の光路変換型光コネクタの製造方法。
7. 前記位置決め構造の部分は、前記コア部品の各突出部における、上面から見て光ファイバ穴形成部の先端面の延長上にその中心が位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光路変換型光コネクタ。
   

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