多芯光纤连接器用插芯和光模块的制作方法-k8凯发

本发明涉及一种多芯光纤连接器用插芯以及使用该插芯的光模块。

背景技术：

1、在光通信中，光纤连接器用于机械连接光纤。

2、专门为光纤网络设备开发的mt连接器(mechanically transferable connector，机械可转换连接器)是一种可靠的多芯光纤连接器，主要在光通信网络被广泛实际应用。该mt连接器采用引导销、夹子可装卸地连接一对光纤连接器，例如用于连接2芯至12芯的光纤带芯线、光纤软线等。另外，不仅是该mt连接器，已知的还有将光纤插芯收纳在壳体内，作为带有引导销、闩锁机构等的mpo连接器的结构。

3、例如，专利文献1(日本特开2002-350680号公报)公开了一种光纤相互之间能够物理接触的光纤插芯。

4、专利文献1中记载的光纤插芯是一种由100质量份的聚苯硫醚树脂、100～300质量份最大粒径为100μm以下的二氧化硅和50～300质量份的钛酸钡混合而成的树脂组合物的注射成型产品。

5、专利文献2(日本特开2001-174666号公报)公开了一种光纤相互之间能够物理接触的光纤插芯。

6、专利文献2中记载的光纤插芯的特征在于，其为含有基础树脂、二氧化硅和晶须作为必须成分，且使用标准jis-k-7199中规定的直径0.1mm和深度30mm的毛细管进行测定，在温度340℃下、剪切速度900[1/sec]下的熔融粘度为300～600[pa·sec]的树脂组合物的成型产品。优选地，为基础树脂是直链聚苯硫醚树脂，且由100重量份的直链聚苯硫醚树脂、250～300重量份的二氧化硅和10～70重量份的晶须混合而成的树脂组合物的注射成型产品。

7、专利文献3(日本特开2004-29415号公报)公开了一种包括插芯的光纤连接器，该插芯能够维持尺寸精度和尺寸稳定性，并进一步提高机械强度。

8、专利文献3中记载的光纤连接器是包括光纤孔和引导孔，在引导孔中插入引导销进行光纤的连接的定位的光纤连接器，由含有10～20重量％的聚苯硫醚树脂、80～90重量％的二氧化硅粒子的树脂组合物成型插芯。

9、专利文献4(日本特开2003-185886号公报)公开了一种光纤连接器，该光纤连接器使用混合有由二氧化硅粒子构成的无机填充材料的pps树脂组合物，通过注射成型来制作光纤连接器插芯，即使反复进行光纤连接器的装卸，二氧化硅也几乎不会脱落，不会在光纤的端面形成影响光纤连接器特性的损伤。

10、专利文献4中记载的光纤连接器包括设有至少1个光纤插入孔和用于插入装配销的2个装配孔的光纤连接器插芯，所述装配销用于将光纤连接器彼此连接，该光纤连接器插芯由含有纤维状的填充材料，和利用乙烯基系硅烷偶联剂进行表面处理的二氧化硅粒子的pps树脂组合物成型而成。

11、专利文献5(日本特开2003-138044号公报)公开了一种成型产品，该成型产品不损害树脂组合物的熔融流动性，具有优异的注塑成型性，而且具有优异的机械强度，即使在反复装卸后连接损耗也很小，适用于光纤连接器的插芯等。

12、专利文献5中记载的成型产品是将pps树脂组合物熔融成型，并对该成型产品照射电离辐射线而获得，该pps树脂组合物由(a)在分子末端或侧链导入了特定的官能团x的pps树脂和(b)在同一分子内具有碳-碳双键和能够与导入到pps树脂中的官能团x在熔融混合下形成化学键的原子团的有机化合物的熔融混合物、与(c)通过具有碳-碳双键的硅烷偶联剂进行表面处理的无机填充材料、或具有碳-碳双键的硅烷偶联剂和无机填充材料混合而成。

13、专利文献6(日本特开2014-240958号公报)公开了一种光模块，该光模块能够利用回流炉进行表面安装，无需将光纤延伸到安装基板的外部射出激光。

14、专利文献6中记载的光模块包括：射出红色、绿色以及蓝色的各色激光的多个光元件；对来自多个光元件的各色激光分别导波的多个光纤；安装基板，其在上面安装有多个光元件，用于向多个光元件供给电信号的电极形成为从上面贯通到底面的贯通电极；以及合波部，其设置在安装基板的角部，通过将多个光纤的射出端部捆扎固定，射出将各色激光合波后的合波光。

15、现有技术文献

16、专利文献

17、专利文献1：日本特开2002-350680号公报

18、专利文献2：日本特开2001-174666号公报

19、专利文献3：日本特开2004-29415号公报

20、专利文献4：日本特开2003-185886号公报

21、专利文献5：日本特开2003-138044号公报

22、专利文献6：日本特开2014-240958号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、插芯是构成多芯光纤连接器的主要部件，通过模具成型形成合成树脂。

3、在插芯上设置有供光纤带插入的插入孔，多个用于设置已去除被覆的光纤的光纤孔与光纤带插入孔连通设置。另外，用于将光纤连接器彼此定位连接的引导孔与光纤孔平行地贯通设置。光纤带去除其前端部分的被覆从插芯的后侧插入，露出的多根光纤插入到插芯的各光纤孔中并用粘合剂固定。另外，将光纤插入插芯后，光纤的连接端面与插芯的连接面一起被抛光。

4、在构成多芯光纤连接器的一个插芯的引导孔中预先插入并固定引导销，将该引导销插入到另一个插芯的引导孔中，使光纤连接器的连接面彼此对接，从而完成光纤的一并连接。

5、这种光纤连接器的插芯需要高精度地对齐光纤的轴心，因此，要求插芯具有尺寸稳定性、机械强度等特性。

6、以往，已知的是使用聚苯硫醚作为插芯的成型材料，聚苯硫醚在成型时的收缩率小，随时间的尺寸稳定性优异，成型时的流动性高，耐环境性优异。

7、聚苯硫醚(pps)的熔融粘度低，能够大量地混合填充材料，因此，能够得到成型收缩率小、尺寸精度高的插芯。

8、该插芯的引导孔和光纤插入孔的直径及其间距需要精确到亚微米级。例如，光纤插入孔1μm的轴偏移会导致约0.2db的连接损耗。因此，需要考虑在成型后插芯硬化、收缩的情况进行成型，但由于成型材料的硬化收缩率的偏差大，因此，以高尺寸精度成型插芯是非常困难的。

9、而且，当插芯成型后产生温度变化时，插芯膨胀或收缩产生尺寸变形。其结果，固定在插芯上的光纤的位置发生变化，存在不能得到良好的连接损耗的问题。

10、因此，如专利文献1～5所示，开发了尺寸精度和尺寸稳定性优异的插芯。

11、另一方面，如专利文献6所示，近年来，开发了在基板上安装光元件，光元件与光纤光耦合的光模块。由此，正在研究将高速高密度的光通信直接导入到电子基板(或电子基板的附近)，而不经由电气配线的光安装电路。

12、但是，在将安装在基板上的光电转换元件与连接有光纤的插芯连接的光模块中，会有将具有树脂插芯的光纤连接器安装在基板上并进行回流焊的情况。在这种情况下，因回流焊工序的加热导致插芯的尺寸发生变化的问题。其结果，发生光纤错位，导致连接损耗加剧。

13、另外，基板上的电子元件中的一些元件由于工作而温度变高，所以安装在基板上的光纤连接器可能会受到以往所没有的温度变化，这也可能导致错位并加剧连接损耗。

14、特别是在光安装电路中，随着高速大容量化，需要即使在安装了高密度光纤连接器的情况下，也不发生光纤错位，并且连接损耗较低的插芯。

15、本发明是为了消除上述缺点而完成的，其目的在于提供一种即使在将光配线安装在基板上的情况下连接损耗也较低的多芯光纤连接器用插芯及包括该插芯的光模块。

16、本发明的另一目的在于提供一种在回流焊工序的前后连接损耗等特性不会发生变化的多芯光纤连接器用插芯及包括该插芯的光模块。

17、本发明的另一目的在于提供一种能够维持尺寸精度和尺寸稳定性，并进一步提高机械强度的多芯光纤连接器用插芯及包括该插芯的光模块。

18、本发明的又一目的在于提供一种能够实现轻量化，并且即使在较宽的温度区域使用的情况下也能够降低光通信的传递损耗的多芯光纤连接器用插芯及包括该插芯的光模块。

19、解决问题的技术手段

20、(1)

21、根据第一发明的多芯光纤连接器用插芯是含有聚苯硫醚的树脂组合物的成型产品，包括光纤插入孔和用于插入引导销的引导孔，在260℃下加热后的尺寸变化率为0.1％以下。

22、其中，本发明的尺寸变化率可以由成型后的产品尺寸l1和加热测试后的产品尺寸l2如下述(式1)所示求出(图2为单列排列的l)。尺寸变化率的值是绝对数。

23、

24、由此，在将光纤连接器安装在基板上进行回流焊的情况下，即使因回流焊工序的温度而使插芯暴露在高温下，插芯也难以产生尺寸变化。其结果，能够抑制发生光纤错位，抑制对连接损耗等的不良影响。因此，在回流焊工序的前后，连接损耗等特性不会发生变化。而且，即使在基板上的电子元件因工作而受到温度变化的情况下，连接损耗等特性也不会变化。

25、因此，即使在将光配线安装在基板上的情况下，也能够得到连接损耗较低的多芯光纤连接器用插芯。

26、另外，在本说明书中，有时将多芯光纤连接器用插芯简称为插芯。

27、(2)

28、根据第二发明的多芯光纤连接器用插芯是根据第一发明的插芯，并且还包括护罩能够从与插芯的连接端面相对的后端面插入的护罩插入孔，护罩插入孔可以包括用于吸收插芯的内部部件的热膨胀的热膨胀吸收部。

29、本发明的插芯的特征在于，即使暴露在高温下也几乎不发生尺寸变化。另一方面，作为与插芯组合的内部部件，有光纤、插通有多个光纤的插芯用护罩以及用于固定它们的粘合剂等。

30、其中，粘合剂的热膨胀系数较大，且填充在插芯的内部，因此，在使用现有的粘合剂时，粘合剂的热膨胀会对插芯造成负荷，在某些情况下，有时插芯会破损。

31、因此，护罩插入孔通过设置热膨胀吸收部，能够在空间上吸收内部部件的热膨胀以减轻不必要的应力，从而能够防止插芯的变形或破损。

32、(3)

33、根据第三发明的多芯光纤连接器用插芯是根据第一发明或第二发明的多芯光纤连接器用插芯，热膨胀吸收部的宽度方向的长度可以是护罩插入孔的宽度方向的长度的0.5倍以上且0.9倍以下。

34、由此，能够在可靠地保持护罩的同时充分地吸收内部部件的热膨胀。

35、(4)

36、根据第四发明的多芯光纤连接器用插芯是根据第一发明至第三发明中任一发明的插芯，是设置有8芯以上光纤插入孔的高密度光纤连接器，光纤插入孔的内径为127μm以下，间距为250μm以下。

37、在光纤的直径小且高密度化的光纤连接器中，即使在所有光纤的位置关系稍微偏离设计的情况下，也会产生不良情况。

38、通过使用根据第四发明的插芯，能够将高密度化的高速大容量的光通信直接导入基板(或基板的附近)，能够实现不经由电气配线的光安装电路。另外，内径和间距的值是标称值，也可以有公差。

39、(5)

40、根据第五发明的多芯光纤连接器用插芯是第一发明至第四发明中任一发明的多芯光纤连接器用插芯，插芯可以与设置在基板上的光电转换元件连接。

41、由此，能够直接连接电路基板上的光电转换元件和光纤，因此能够在更接近电路基板上的电子元件(cpu等)的位置进行光安装。另外，由于是具有尺寸稳定性且即使受到热变动连接损耗也低的多芯光纤连接器用插芯，因此即使在接近电子元件的位置也能够安装高密度光线路，从而能够进行高速大容量的信息处理。

42、(6)

43、根据第六发明的光模块是通过回流焊将包括多芯光纤连接器用插芯的多芯光纤连接器安装在基板上的光模块，插芯是含有聚苯硫醚的树脂组合物的成型产品，包括光纤插入孔和用于插入引导销的引导孔，插芯在260℃下加热后的尺寸变化率为0.1％以下。

44、由此，在通过回流焊将光纤连接器安装于基板来制造光模块时，即使在因回流焊工序的温度而使插芯暴露于高温的情况下，插芯也难以产生尺寸变化。其结果，能够抑制光纤错位的产生，并且抑制对连接损耗等的不良影响。因此，在回流焊工序的前后，连接损耗等特性不会变化。而且，即使在基板上的电子元件因工作而受到温度变化的情况下，连接损耗等特性也不会变化。

45、因此，即使在将光配线安装在基板上的情况下，也能够得到连接损耗较低的多芯光纤连接器用插芯。

46、(7)

47、根据第七发明的光模块是通过回流焊将包括多芯光纤连接器用插芯的多芯光纤连接器安装在基板上的光模块，插芯包括光纤插入孔和用于插入引导销的引导孔，插芯在温度t3下对由含有聚苯硫醚的树脂组合物构成的成型产品进行加热处理而得到，加热处理的温度t3低于聚苯硫醚的玻璃转变温度t1，且高于回流焊的温度t2。

48、由此，通过加热处理得到的插芯是在规定温度下进行了退火处理的插芯，因此能够充分地抑制因热收缩等而产生的变形等，能够提高插芯的尺寸精度。

49、(8)

50、根据第八发明的光模块是根据第七发明的光模块，回流焊的温度t2比聚苯硫醚的玻璃转变温度t1低20℃～50℃，对成型产品进行加热处理的温度t3比回流焊的温度t2高5℃～20℃。

51、由此，通过加热处理得到的插芯能够充分地抑制因热收缩等而产生的变形等，从而提高插芯的尺寸精度。

52、对成型产品进行加热处理的温度t3偏离比回流焊的温度t2高5℃～20℃的温度而过低时，加热处理不充分，插芯的尺寸变化有时会变大，相反，过高时，插芯变形，或者插芯的机械强度有时会降低。

53、(9)

54、根据第九发明的光模块是根据第八发明的光模块，其中，聚苯硫醚的玻璃转变温度t1为290℃以上且310℃以下，回流焊的温度t2为250℃以上且270℃以下，加热处理的温度t3为265℃以上且290℃以下。

55、由此，通过加热处理得到的插芯能够进一步充分地抑制因热收缩等而产生的变形等，从而提高插芯的尺寸精度。

56、(10)

57、根据第十发明的光模块是根据第七至第九发明中任一发明的光模块，在回流焊的温度t2下加热后的插芯的尺寸变化率在260℃加热下为0.1％以下。

58、由此，通过加热处理得到的插芯能够充分地抑制因热收缩等而产生的变形等，从而提高插芯的尺寸精度。

59、(11)

60、根据第十一发明的光模块是根据第七发明的光模块，还包括护罩能够从与插芯的连接端面相对的后端面插入的护罩插入孔，护罩插入孔包括吸收插芯的内部部件的热膨胀的热膨胀吸收部。

61、本发明的插芯的特征在于，即使暴露在高温下也几乎不产生尺寸变化。另一方面，作为与插芯组合的内部部件，有光纤、插通有多个光纤的插芯用护罩以及用于固定它们的粘合剂等。

62、其中，粘合剂的热膨胀系数大，且填充在插芯的内部，因此，在使用现有的粘合剂时，粘合剂的热膨胀会对插芯造成负荷，在某些情况下，插芯有时会破损。

63、因此，护罩插入孔通过设置热膨胀吸收部，能够在空间上吸收内部部件的热膨胀以减轻不必要的应力，从而能够防止插芯的变形或破损。