JP4763446B2 - 光接続部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光接続部品の製造方法に係り、例えば光電変換素子に光ファイバを接続するための光接続部品の製造方法に関するものである。

ブロードバンドの発展に伴い、ネットワークノード上のルーター、更には、情報家電にも高速化・大容量化の要求が高まっている。これに対し、電気伝送の入出力部分で光電変換を行い、光ファイバの広帯域性を生かして高速・大容量伝送を行う光インターコネクションの導入検討が伸展している。光電変換部分において、光電変換素子(発光素子、受光素子)と光ファイバの結合を行うための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−４３６２２号公報

ところで、特許文献１に記載の光接続部品の製造方法では、光ファイバ位置決め部品の端面上と側面上に繋がって形成された電気配線を有することで、光電変換素子の接続位置の自由度が高くなるとあるが、そもそも、そのように物体表面に連続して３次元的な電気配線を形成することが困難であった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に３次元的な電気配線をすることができる光接続部品の製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる光接続部品の製造方法の第１の特徴は、光ファイバと光電変換素子を備えた光電変換ユニットとを接続する光接続部品の製造方法であって、電気配線部となる複数のリードを有した配線プレートを光ファイバが挿通される挿通孔を有する成形体にインサート成形して形成する工程と、前記光電変換素子の活性層を前記成形体の先端面に開口した光ファイバ挿通孔に位置合わせする工程と、前記光電変換素子の電極端子部を前記配線プレートのリードに接触させた状態で前記光電変換素子を収容した光電変換ユニットを前記成形体の先端面に固定する工程とを有し、前記成形体を形成する工程は、金型のキャビティ内に配置された第１スライドコアと、前記配線プレートが前記キャビティ内に配置されるように位置規制する第２スライドコアとを対向配置する工程と、前記第１スライドコアと前記第２スライドコアを互いに近接させた状態で、前記第１スライドコアが有するコアピンを前記第２スライドコアに係止させて位置決めする工程と、前記キャビティ内に樹脂を注入することにより、前記コアピンにより前記成形体の前記挿通孔を形成するとともに前記配線プレートが前記成形体の先端面に沿うようにインサート成形する工程と、前記第１スライドコアと前記第２スライドコアを互いに離間する方向に移動する工程と、前記配線プレートがインサート成形された前記成形体を前記金型から取り出す工程とを有し、前記配線プレートの前記リードに対し、前記樹脂の注入時における変形を防止する固定テープを貼着することにある。

このように構成された光接続部品の製造方法においては、複数のリードを有する配線プレートを成形体にインサート成形するので、容易に３次元的に電気配線することができる。これにより、光電変換素子の電極端子部を配線プレートのリードに接触させた状態で、光電変換素子を収容した光電変換素子ユニットを成形体の先端面に固定できる。
また、成形体において光ファイバを挿通させる挿通孔を形成する第１スライドコアのコアピンの先端を第２スライドコアに係止させるので、コアピンを正確に位置決めすることができ、挿通孔を精度良く形成することができる。また、配線プレートをインサート成形することにより、容易に成形体に配線プレートを取り付けることができる。
さらに、配線プレートを金型の先端面と第２スライドコアとの間に取り付けて樹脂を注入することにより、成形体の先端面に配線プレートをインサート成形することができる。また、樹脂を注入して成形体を製造する際に、配線プレートを固定用テープで貼着するので、リードの変形を防止することができる。

また、本発明にかかる光接続部品の製造方法の第２の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記成形体の先端面または前記先端面に連続する側面に、前記配線プレートの一部を折り曲げて接着する工程をさらに有することにある。

このように構成された光接続部品の製造方法においては、配線プレートの一部を折り曲げてこの折り曲げた配線プレートを、配線プレートがインサート成形された成形体の面に連続する他の面に接着することより、容易に３次元的な電気配線とすることができる。

また、本発明にかかる光接続部品の製造方法の第３の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記光電変換素子ユニットを固定する前にインサート成形された前記配線プレートに無電解メッキを施すことにある。

このように構成された光接続部品の製造方法においては、光電変換素子ユニットを固定する前に配線プレートに無電解メッキを施し、好ましくは金メッキを施すことにより、リードの導電性能を向上させることができる。

また、本発明にかかる光接続部品の製造方法の第４の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記固定用テープが、ポリイミド等の耐熱性を有する合成樹脂材であることにある。

このように構成された光接続部品の製造方法においては、ポリイミド等の耐熱性を有する合成樹脂材でできた固定用テープを用いて配線プレートを固定するので、樹脂を注入して成形体を製造する際に、リードの変形を防止することができる。

また、本発明にかかる光接続部品の製造方法の第５の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記固定用テープが、アルミニウムや銅等の前記配線プレートと線膨張係数が略等価な金属であることにある。

このように構成された光接続部品の製造方法においては、配線プレートと線膨張係数が略等価なアルミニウムや銅等の金属でできた固定用テープを用いて配線プレートを固定するので、樹脂を注入して成形体を製造する際に、固定用テープが配線プレートと同様に熱膨張してリードの変形を防止することができる。

本発明によれば、複数のリードを有する配線プレートを、成形体の先端面あるいは先端面に連続する側面にインサート成形するので、容易に３次元的に電気配線することができる。これにより、光ファイバの先端面に対向して設けられる光電変換素子の電極端子部を配線プレートのリードに接触させた状態で、光電変換素子を収容した光電変換素子ユニットを成形体に固定させることができて、光接続部品の製造を簡単化することができるという効果が得られる。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかる光接続部品の製造方法を示す断面図、図２は本発明に係る光接続部品を上方から見た斜視図、図３は図２中II−II位置の断面図、図４は配線プレートの平面図、図５はインサート成形された配線プレートの不要部分をカットする状態を示す側面図である。

図２および図３に示すように、光接続部品１０は、光ファイバ１１の先端部１１ａを挿通して露出させる成形体２０の先端面２１に、光電変換素子４１を備えた光電変換ユニット４０を一体的に装備した構成である。
成形体２０は、略矩形体に形成した本体１０ａを有し、その先端面２１には光電変換素子４１の電極端子部４３と電気的に接続する配線プレート３０が配置される。
このような構成の光接続部品１０の製造方法は、電気配線部２３となる複数のリード３１を有した配線プレート３０（図５参照）を、成形体２０の先端面２１にインサート成形する（図１参照）工程と、光電変換素子４１の活性層４２を成形体２０の先端面２１に開口した光ファイバ挿通孔２４に位置合わせし、光電変換素子４１の電極端子部４３を配線プレート３０のリード３１に接触させた状態で光電変換ユニット４０を固定する工程とを有する。

光接続部品１０は、上記したように、全体略矩形上の成形体２０である本体１０ａと、本体１０ａの先端面２１に取り付けられた光電変換ユニット４０を有している。本体１０ａの先端面２１には電気配線部２３が設けられており、例えば、図２において短い電気配線部２３ａの位置には光ファイバ１１の端面１１ｂが露出できる前記光ファイバ挿通孔２４が設けられている。
一方、光電変換ユニット４０は光電変換素子４１の活性層４２とこの活性層４２を活性化させるための電極端子部４３とを有し、活性層４２が光ファイバ挿通孔２４に対向した本体１０ａの先端面２１の部位に位置決めされるとともに、電極端子部４３が、本体１０ａの電気配線部２３と接触するように設けられる。
これにより、光接続部品１０は基板（図示省略）上に実装することにより、電気配線部２３より電力を受けて光電変換素子４１を駆動し、光電変換素子４１が光ファイバ１１に光信号を発したり、光ファイバ１１からの光信号を受けて信号の送信をしたりすることができる。

図１に示すように、光接続部品１０を製造するための金型５０は、上金型５１および下金型５２を有していて、上下両金型５１、５２を組み合わせると内部に光接続部品１０の本体１０ａを形成するためのキャビティ５３が形成されるようになっている。上下金型５１、５２間には、光ファイバ１１を挿通させる挿通孔２４（図３参照）を成形体２０に形成するコアピン５４を有した第１スライドコア５５と、第１スライドコア５５に対向配置され光ファイバ１１の先端部１１ａが露出する先端面２１を成形体２０に形成する第２スライドコア５６とを備えている。

なお、下金型５２の中央部には、第１スライドコア５５の高さ調整用の凸部５７が、入れ子構造で上下位置調整可能に設けられている。この凸部５７は、樹脂注入時には第１スライドコア５５を下方から支持するとともに、製造された光接続部品１０に光ファイバ１１を固定する際、接着剤を注入するための接着剤注入口２５（図６参照）を形成するようになっている。
また、第２スライドコア５６にはコアピン５４の位置決めを行うための位置決め穴５６ａが設けられており、コアピン５４の先端を位置決め穴５６ａに挿入することにより、キャビティ５３内においてコアピン５４の位置決めを精密に行うことができるようになっている。

そして、本体１０ａの樹脂成形においては、図４（Ａ〜Ｄ）に示すように、複数のリード３１を有した配線プレート３０を第２スライドコア５６によって所定位置に位置規制するとともに上下両金型５１，５２で形成されるキャビティ５３内に配置する工程と（図４（Ａ）参照）、第１スライドコア５５及び第２スライドコア５６を互いに近接させた状態（図１参照）で第１スライドコア５５のコアピン５４を第２スライドコア５６の位置決め穴５６ａに係止させて位置決めする工程と（図４（Ｂ）参照）、キャビティ５３に樹脂を注入して配線プレート３０をインサート成形する工程と（図４（Ｃ）参照）、第１スライドコア５５及び第２スライドコア５６を互いに離間する方向に移動した後配線プレート３０がインサート成形された成形体２０を金型５０から取出す工程と（図４（Ｄ）参照）を有している。

図５に示すように、配線プレート３０は、複数のリード３１（３１ａ，３１ｂ）が形成されて１個の光接続部品１０毎に１枚が適用される。そして、図１に示すように、配線プレート３０に設けられている穴３３ａを、下金型５２の先端面５２ａに設けられている位置決めピン５８により位置決めする。これにより、金型５０に対して配線プレート３０を高精度で位置決めすることができる。
なお、配線プレート３０におけるリード３１の形成は、例えば、エッチングやプレスによる打ち抜きにより形成することができる。

図５に示すように、配線プレート３０には、成形体２０の先端面２１に設けられる電気配線部２３が形成されており、電気配線部２３には光ファイバ挿通孔２４と干渉するため短く設けられているリード３１ａと、光ファイバ挿通孔２４と干渉しないため長く設けられているリード３１ｂとが形成されている。長い方のリード３１ｂは、その両端が配線プレート３０に支持されているが、短いほうのリード３１ａは一方の端部のみ支持され、他方の端部は解放された片持ち構造となっている。このため、短いほうのリード３１ａは、金型５０に樹脂を流し込んだ際に樹脂の圧力により変形して位置ずれするおそれがあるので、短いほうのリード３１ａの先端を固定するための固定用テープ３５が配線プレート３０のリード３１ａ、３１ｂに交差して貼られている。
これにより、樹脂を注入して成形体２０を製造する際に、配線プレート３０を固定用テープ３５で貼着するので、リード３１の変形を防止して、成形体２０の先端面２１に正確に配線プレート３０をインサート成形することができる。

固定用テープ３５の材質としては、例えば、ポリイミド等の耐熱性を有する合成樹脂材を用いることができる。あるいは、アルミニウムや銅等の配線プレート３０と線膨張係数が略等価な金属を用いることができる。
これにより、樹脂を注入して成形体２０を製造する際に、リード３１ａの変形を防止することができる。また、配線プレート３０と線膨張係数が略等価な固定用テープ３５を用いて配線プレート３０を固定することにより、固定用テープ３５が配線プレート３０と同様に熱膨張するのでリード３１ａ、３１ｂの変形を防止することができる。

従って、光接続部品１０の製造は、図１および図４に示すように、両金型５１、５２を組み合わせるとともに、配線プレート３０を下金型５２の先端面５２ａに設けられている位置決めピン５８により位置決めする。そして、凸部５７を所定の高さに調整して第１のスライドコア５５を挿入し、さらに第２のスライドコア５６を取り付けて金型５０をセットする。その後、金型５０内部のキャビティ５３に樹脂を注入して、配線プレート３０をインサート成形して成形体２０を成形する（図２参照）。

続いて、金型５０を分解して、配線プレート３０がインサート成形された本体１０ａを取出し、図６に示すように、成形体２０の先端面２１にインサート成形された配線プレート３０の不要な部分３４ａ、３４ｂをカットして取り除く。
なお、予めカットする位置にノッチを設けておくと、正確な位置で容易にカットすることができる。あるいは、カット位置にハーフエッチングにより薄肉部分を形成しておいて、この薄肉部分をカットするようにすることができる。

カット面は、研磨処理した後、無電解メッキ処理を施して仕上げる。リード３１のカットに関しては、専用金型を用いることにより、連続処理が可能で、量産に適している。

その後、光電変換素子ユニット４０を成形体２０の先端面２１に取り付ける。

以上、前述した第１実施形態にかかる光接続部品１０の製造方法によれば、複数のリード３１を有する配線プレート３０を、成形体２０の先端面２１にインサート成形するので、容易に３次元的に配線することができる。これにより、光ファイバ１１の端面１１ｂに対向して設けられる光電変換素子４１に対して、光接続部品１０の電気配線部２３を介して光電変換素子４１に駆動用電力を供給したり、光電変換素子４１からの信号を送信したりすることができることになる。

次に、本発明の第２実施形態にかかる光接続部品の製造方法について説明する。
図７は本発明の第２実施形態にかかる光接続部品の製造方法を示す断面図、図８は本発明に係る光接続部品を上方から見た斜視図、図９は図８中III−III位置の断面図、図１０は配線プレートの平面図、図１１はインサート成形された配線プレートの不要部分をカットする状態を示す側面図、図１２（Ａ）はカットされて配線プレートの一部を折り曲げる状態を示す側面図、図１２（Ｂ）は折り曲げられた配線プレートの一部を接着する状態を示す側面図である。
なお、前述した第１実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

第２実施形態である光接続部品の製造方法では、図８および図９に示すように、光接続部品１０Ｂが、光ファイバ１１の先端部１１ａを挿通して露出させる成形体２０Ｂの先端面２１及び先端面２１に連続する側面２２に、光ファイバ１１と接続する光電変換素子４１と電気的に接続される電気配線部２３を形成したものである。このため、成形体２０Ｂを、電気配線部２３となる複数のリード３１を有した配線プレート３０Ｂ（図１０参照）をインサート成形して形成した後、成形体２０Ｂの先端面２１または先端面２１に連続した側面２２に、配線プレート３０Ｂの一部の非インサート成形部３２（図１２（Ａ）参照）を沿わせて折り曲げて接着する（図１２（Ｂ）参照）工程と、光電変換素子４１の活性層４２を先端面２１に露出させた光ファイバ１１端面１１ｂに位置合わせし、光電変換素子４１の電極端子部４３を配線プレート３０Ｂのリード３１に接触させた状態で先端面２１に光電変換素子４１を収容した光電変換ユニット４０を固定する工程とを有する。

図１０に示すように、配線プレート３０Ｂは、１個の光接続部品１０Ｂの製造に用いられるユニット３０ａを複数個リボン３３で連結した構造となっており、リボン３３に所定間隔で設けられている送り穴３３ａによって自動で送ることが可能となっている。あるいは、上下金型５１、５２や第２スライドコア５６に位置決め突起（図示省略）が設けられている場合には、送り穴３３ａを位置決め突起に嵌合させて位置決めを行うことができるようになっている。

図７に示すように、ここでは配線プレート３０Ｂを紙面直交方向へ随時送ることにより、配線プレート３０Ｂを上下両金型５１、５２の合わせ面であるパーティングラインＰＬに沿って配置する。例えば、複数個の金型５０を用いる場合には、配線プレート３０Ｂの送り方向に沿って複数の金型５０を並べておき、すべての金型５０に配線プレート３０Ｂを一度に供給することができる。

従って、光接続部品１０Ｂの製造は、図７に示すように、配線プレート３０Ｂを上金型５１と下金型５２の間に位置決めし、両金型５１、５２を組み合わせるとともに、凸部５７を所定の高さに調整して第１のスライドコア５５を挿入し、さらに第２のスライドコア５６を取り付けて金型５０をセットする。このとき、配線プレート３０Ｂは両外側のリボン３３部分に設けられている送り穴３３ａにより送りおよび位置決めを行う。そして、金型５０内部のキャビティ５３に樹脂を注入し、配線プレート３０Ｂをインサート成形して成形体２０Ｂを成形する。

続いて、金型５０を分解して、配線プレート３０Ｂがインサート成形された成形体２０Ｂを取出し、図１１に示すように、成形体２０Ｂの上面にインサート成形された配線プレート３０Ｂの不要な部分３４ａ、３４ｂをカットして取り除く。このとき、図８に示すように、本体１０ａの先端面２１に設けられている光ファイバ挿通孔２４に対応するリード３１は、短くカット（短いリード３１ａ）して光ファイバ挿通孔２４と干渉しないようにする。
なお、予めカットする位置にノッチを設けておくと、正確な位置で容易にカットすることができる。あるいは、カット位置にハーフエッチングにより薄肉部分を形成しておいて、この薄肉部分をカットするようにすることができる。

そして、図１２（Ａ）に示すように、配線プレート３０Ｂの一部で成形体２０Ｂにインサート成形されていない非インサート成形部３２を成形体２０Ｂの先端面２１に沿って折り曲げ、図１２（Ｂ）に示すように、先端面２１に接着する。
その後、図９に示すように、光電変換素子４１の活性層４２が成形体２０Ｂの光ファイバ挿通孔２４の正面に位置し、且つ電極端子部４３が本体１０ａ側の電気配線部２３に接触するように、光電変換素子ユニット４０を成形体２０Ｂの先端面２１に取り付ける。

以上、前述した第２実施形態にかかる光接続部品の製造方法によれば、複数のリード３１を有する配線プレート３０Ｂを、成形体２０Ｂの先端面２１に連続する側面２２にインサート成形し、配線プレート３０Ｂの非インサート成形部３２を折り曲げて先端面２１に接着するので、容易に３次元的に配線することができる。これにより、光ファイバ１１の端面１１ｂに対向して設けられる光電変換素子４１に対して、光接続部品１０の電気配線部２３を介して光電変換素子４１に駆動用電力を供給したり、光電変換素子４１からの信号を送信したりすることができることになる。

なお、本発明の光接続部品の製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

以上のように、本発明に係る光接続部品の製造方法は、複数のリードを有する配線プレートを、成形体の先端面あるいは先端面に連続する側面にインサート成形するので、容易に３次元的に配線することができる。これにより、光ファイバの先端面に対向して設けられる光電変換素子に対して、光接続部品の電気配線部を介して光電変換素子と電気的に接続することができるという効果を有し、例えば光電変換素子に光ファイバを接続するための光接続部品の製造方法として有用である。

本発明の第１実施形態にかかる光接続部品の製造方法を示す断面図である。 図１に係る光接続部品を上方から見た斜視図である。 図２中II−II位置の断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は光接続部品の製造方法を説明する断面図である。 配線プレートの平面図である。 インサート成形された配線プレートの不要部分をカットする状態を示す側面 図である。 本発明の第２実施形態にかかる光接続部品の製造方法を示す断面図である。 図７に係る光接続部品を下方から見た斜視図である。 図７中III−III位置の断面図である。 配線プレートの平面図である。 インサート成形された配線プレートの不要部分をカットする状態を示す側 面図である。 （Ａ）はカットされて配線プレートの一部を折り曲げる状態を示す側面図 、（Ｂ）は折り曲げられた配線プレートの一部を接着する状態を示す側面図である。

符号の説明

１０、１０Ｂ 光接続部品
１１ 光ファイバ
１１ａ 先端部
１１ｂ 光ファイバ端面
２０、２０Ｂ 成形体
２１ 先端面
２２ 側面
２３ 電気配線部
２４ 挿通孔
３０、３０Ｂ 配線プレート
３１ リード
３２ 非インサート成形部
３５ 固定用テープ
４０ 光電変換ユニット
４１ 光電変換素子
４２ 活性層
４３ 電極端子部
５０ 金型
５１ 上金型
５２ 下金型
５３ キャビティ
５４ コアピン
５５ 第１スライドコア
５６ 第２スライドコア
ＰＬ パーティングライン

Claims (5)

1. 光ファイバと光電変換素子を備えた光電変換ユニットとを接続する光接続部品の製造方法であって、
   電気配線部となる複数のリードを有した配線プレートを光ファイバが挿通される挿通孔を有する成形体にインサート成形して形成する工程と、
   前記光電変換素子の活性層を前記成形体の先端面に開口した光ファイバ挿通孔に位置合わせする工程と、
   前記光電変換素子の電極端子部を前記配線プレートのリードに接触させた状態で前記光電変換素子を収容した光電変換ユニットを前記成形体の先端面に固定する工程とを有し、
   前記成形体を形成する工程は、
   金型のキャビティ内に配置された第１スライドコアと、前記配線プレートが前記キャビティ内に配置されるように位置規制する第２スライドコアとを対向配置する工程と、
   前記第１スライドコアと前記第２スライドコアを互いに近接させた状態で、前記第１スライドコアが有するコアピンを前記第２スライドコアに係止させて位置決めする工程と、
   前記キャビティ内に樹脂を注入することにより、前記コアピンにより前記成形体の前記挿通孔を形成するとともに前記配線プレートが前記成形体の先端面に沿うようにインサート成形する工程と、
   前記第１スライドコアと前記第２スライドコアを互いに離間する方向に移動する工程と、
   前記配線プレートがインサート成形された前記成形体を前記金型から取り出す工程とを有し、
   前記配線プレートの前記リードに対し、前記樹脂の注入時における変形を防止する固定テープを貼着することを特徴とする光接続部品の製造方法。
2. 前記成形体の先端面または前記先端面に連続する側面に、前記配線プレートの一部を折り曲げて接着する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
3. 前記光電変換素子ユニットを固定する前にインサート成形された前記配線プレートに無電解メッキを施すことを特徴とする請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
4. 前記固定用テープが、ポリイミド等の耐熱性を有する合成樹脂材であることを特徴とする請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
5. 前記固定用テープが、アルミニウムや銅等の前記配線プレートと線膨張係数が略等価な金属であることを特徴とする請求項１に記載の光接続部品の製造方法。
   

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