專利名稱：光波導(dǎo)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)模塊，尤其涉及利用粘結(jié)劑將光波導(dǎo)元件和光纖端部的光纖陣列進(jìn)行光學(xué)和機(jī)械連接所構(gòu)成的光波導(dǎo)模塊。
背景技術(shù)：
對(duì)于光波導(dǎo)模塊而言，必不可少的光學(xué)特性是當(dāng)光在光波導(dǎo)元件和光纖陣列的連接部分傳播時(shí)受到的光學(xué)損失要小。為此，必須在粘結(jié)后保持光纖的芯線和光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)處于中心一致的狀態(tài)。
因此，粘結(jié)是破壞光纖的芯線和光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的中心一致的狀態(tài)的重要原因。這是因?yàn)榘韵略S多不穩(wěn)定的因素，即粘結(jié)劑在固化過程中引起收縮、而且粘結(jié)劑的擴(kuò)展?fàn)顩r隨著制品的不同由固化的粘結(jié)劑形成的粘結(jié)劑部分的形狀等易于出現(xiàn)參差不齊的情況。而且，光波導(dǎo)模塊中光波導(dǎo)元件的端面和光纖陣列的端面相接觸的部分為面積狹窄的部分，粘結(jié)劑部分的形狀等的參差不齊對(duì)芯線的吻合具有極大的影響。
因此，必須使粘結(jié)劑具有固定的量，平穩(wěn)地處于固定的位置，盡可能地使粘結(jié)劑部分的形狀形成理想的形狀，從而使粘結(jié)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。
因此，應(yīng)使粘結(jié)劑定位，使其具有固定的量，平穩(wěn)地處于固定位置。
圖13及圖14表示以往的光波導(dǎo)模塊1。多條光纖2的端部通過光纖陣列10排列并固定。光纖陣列10由上面并列形成V形槽的底座部件11和蓋板12構(gòu)成，光纖2的芯線2a的端部嵌合在底座部件11上的V形槽11a中處于被定位的狀態(tài)并以被粘結(jié)的蓋板12覆蓋固定。13為粘結(jié)劑層。高分子光波導(dǎo)元件5的結(jié)構(gòu)為在基板6的上面形成由高分子層構(gòu)成的光波導(dǎo)7。底座部件11的端面11b及基板6的端面6a都為鏡面狀的平面。
光纖陣列10和高分子光波導(dǎo)元件5的芯線2a和光波導(dǎo)7處于中心一致的狀態(tài)，通過使底座部件11的端面11b和基板6的端面6a對(duì)接，端面11b和端面6a通過由固化的粘結(jié)劑構(gòu)成的粘結(jié)劑部分20粘結(jié)而成。
理想的粘結(jié)劑部分的結(jié)構(gòu)為，對(duì)接的端面11b和端面6a之間的整個(gè)表面接觸，并且，沿對(duì)接的部分的上邊、下邊、右邊、左邊所見到的對(duì)接部分均相同。將該所見到的對(duì)接部分稱為粘結(jié)劑帶(Fillet)。
以上所述的背景技術(shù)可見專利文獻(xiàn)1-日本特開平5-196838號(hào)公報(bào)。
底座部件11的端面11b及基板6的端面6a都為鏡面而且經(jīng)平面精加工。因此，在底座部件11的端面11b和基板6的端面6a處于對(duì)接狀態(tài)下，在端面11b和端面6a之間難于形成滯留粘結(jié)劑的空間。這樣，由于端面11b和端面6a處于難于形成滯留粘結(jié)劑的空間的狀況下，在對(duì)接時(shí)所施加的負(fù)荷的方向與理想的方向有微小偏差，粘結(jié)劑的定位就會(huì)錯(cuò)動(dòng)、粘結(jié)劑部分的形狀也會(huì)發(fā)生改變。即，過去的結(jié)構(gòu)難于使粘結(jié)劑的定位可靠。
因此，根據(jù)粘結(jié)作業(yè)時(shí)的狀況，粘結(jié)劑部分的形狀成為如圖15(A)、(B)及圖16(A)、(B)所示的各種形式。圖15(A)、(B)是粘結(jié)劑集中到上方的情況，粘結(jié)劑部分20A在端面11b和端面6a之間的部分20A1未充滿，而且在高分子光波導(dǎo)元件5的上面一側(cè)具有多擠出的粘結(jié)劑帶20A2。相反，圖16(A)、(B)是粘結(jié)劑集中在下邊的情況，粘結(jié)劑部分20B在端面11b和端面6a之間的部分20B1未充滿，而且在高分子光波導(dǎo)元件5的下面一側(cè)具有多擠出的粘結(jié)劑帶20B2。圖15(A)、(B)的場合，光纖陣列10和高分子光波導(dǎo)元件5具有與倒V字形相反的傾向，圖16(A)、(B)的場合，光纖陣列10和高分子波導(dǎo)元件5具有與V字形相反的傾向。另外，也有粘結(jié)劑集中于左側(cè)或右側(cè)的情況。因此，組裝好的光波導(dǎo)模塊中由于纖芯中心一致的狀態(tài)不佳可導(dǎo)致光學(xué)損失增大，合格率降低，可靠性不好。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種解決了上述問題的光波導(dǎo)模塊。
為了解決上述問題，本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊的結(jié)構(gòu)是光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的端部露出的端面和光纖的多條芯線的端部露出的光纖陣列的端面通過介于其間的粘結(jié)劑粘結(jié)，其特征是，將光波導(dǎo)元件的端面51a和光纖陣列的端面41b都做成粗面的結(jié)構(gòu)。
采用本發(fā)明，在相對(duì)的粗面之間形成極狹窄的間隙，該間隙沿著整個(gè)相對(duì)的端面形成開放的、確定的間隔。該間隙提供了粘結(jié)劑可滯留的部分，從而可促使粘結(jié)劑定位穩(wěn)定。這樣，可穩(wěn)定地形成具有理想形狀的粘結(jié)劑部分。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的光波導(dǎo)模塊的立體圖。
圖2是表示使圖1中的光纖陣列和高分子光波導(dǎo)元件相對(duì)置的立體圖。
圖3是圖1的光波導(dǎo)模塊的剖視圖。
圖4是表示圖1的光波導(dǎo)模塊的粘結(jié)劑部分的立體圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的光波導(dǎo)模塊的立體圖。
圖6是表示使圖4中的光纖陣列和高分子光波導(dǎo)元件相對(duì)置的同時(shí)，表示光纖陣列的端面的形狀圖。
圖7是圖4的光波導(dǎo)模塊的剖視圖。
圖8是表示圖4的光波導(dǎo)模塊的粘結(jié)劑部分的立體圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的光波導(dǎo)模塊的立體圖。
圖10是表示使圖9中的光纖陣列和高分子光波導(dǎo)元件相對(duì)置的立體圖。
圖11是圖9的光波導(dǎo)模塊的剖視圖。
圖12是表示圖9的光波導(dǎo)模塊的粘結(jié)劑部分的立體圖。
圖13是表示過去的光波導(dǎo)模塊的立體圖。
圖14是使圖13中的光纖陣列和高分子光波導(dǎo)元件相對(duì)的立體圖。
圖15是表示圖13的光波導(dǎo)模塊的粘結(jié)劑部分的一種問題的例子圖。
圖16是表示圖13的光波導(dǎo)模塊的粘結(jié)劑部分的另一種問題的例子圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1和圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光波導(dǎo)模塊30。圖1是立體圖，圖3是剖切表示連接部分的縱剖主視圖，圖2表示使光波導(dǎo)元件和光纜的連接部分相對(duì)置的情況。Z1-Z2為長度方向，X1-X2為寬度方向，Y1-Y2為高度方向。
多條光纖2的端部通過光纖陣列40排列固定。光纖陣列40由上面并列形成V形槽的底座部件41和蓋板42構(gòu)成，光纖2的芯線2a的端部在與底座部件41的V形槽41a嵌合并定位的狀態(tài)下，利用被粘結(jié)的蓋板42覆蓋并固定。43為粘結(jié)層。
高分子光波導(dǎo)元件50的結(jié)構(gòu)為，在基板51的上表面形成由樹脂材料制成的高分子層形成的光波導(dǎo)52。
光纖陣列40的底座部件41的端面41b和高分子光波導(dǎo)元件50的基板51的端面51b均為平面，并且為平均粗糙度Ra為例如0.2μm±0.1μm的粗面。蓋板42的端面42a也為粗面。這些粗面通過進(jìn)行研磨機(jī)械加工形成。此外，也可以采用如下方法來代替機(jī)械加工形成粗面，即離子研磨、等離子蝕刻等干蝕刻，或者使用NF或NH4F的化學(xué)濕蝕刻。
光纖陣列40和高分子光波導(dǎo)元件50要在芯線2a和光波導(dǎo)52處于中心一致的狀態(tài)下，使底座部件41的端面41b與基板51的端面51a相互緊貼通過粘結(jié)劑部分70將端面41b和端面51a連接固定。粘結(jié)劑部分70是紫外線固化型的粘結(jié)劑，其粘度低達(dá)約30cp，在已固化狀態(tài)下具有光學(xué)透明性，而且具有一定的折射率和楊氏模量。
由于端面41b及端面51a都是粗面，當(dāng)粗略地看端面41b和端面51a時(shí)，處于凸部之間彼此緊貼、凹部之間彼此相對(duì)的狀態(tài)，在相互緊貼的端面41b和51a之間形成極薄的空間(間隙)。該極薄的空間沿著相互緊貼的端面41b和5a的上邊、下邊、右邊、左邊的整個(gè)表面敞開到外部。即，端面41b和端面51a所處的狀態(tài)是從相互緊貼的內(nèi)部到端面41b、51a的周圍形成了無數(shù)通道。
因此，相互緊貼時(shí)所作用的負(fù)荷的方向?yàn)槔硐敕较虻那闆r自不必說，就是該負(fù)荷的方向與理想方向出現(xiàn)偏差時(shí)，由于毛細(xì)管現(xiàn)象作用經(jīng)滲透擴(kuò)展而介于并滯留于端面41b、51a的整個(gè)面之間，并且，多余的粘結(jié)劑向端面41b、51a的周圍擠出，使其沿著端面41b、51a的整個(gè)周邊處于相同的狀態(tài)。即，粘結(jié)劑由于端面41b和51a之間的極薄的空間而促使兩者的定位穩(wěn)定并實(shí)現(xiàn)定位。粘結(jié)劑在該狀態(tài)下固化而形成粘結(jié)劑部分70。此外，本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若端面41b和端面51a的平均粗糙度Ra為0.1μm或其以上，粘結(jié)劑出現(xiàn)毛細(xì)管現(xiàn)象。
如圖4所示，粘結(jié)劑部分70由布滿端面41b和端面51a整個(gè)面之間大小的層狀部分70a和沿端面41b和端面51a的整個(gè)周邊同樣圍成的粘結(jié)劑帶70b構(gòu)成。
因此，由于層狀部分70a在端面41b、51a的整個(gè)面上形成，因而光纖陣列40和高分子光波導(dǎo)元件50的粘結(jié)具有足夠高的強(qiáng)度。進(jìn)而，由于端面41b和51a都是粗面，與端面為鏡面的場合相比，層狀部分70a與端面41b、51a的粘結(jié)面積更寬，從而可獲得所謂“錨定”效果，粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
另外，由于粘結(jié)劑帶70b沿由端面41b、51a的上邊、下邊、右邊、左邊構(gòu)成的整個(gè)周邊同樣地形成，因而在這部分發(fā)生的收縮力沿端面41b、51a的整個(gè)周邊同樣的發(fā)生，不作用于使光纖陣列40和高分子光波導(dǎo)元件50彎成V字形的方向上，即，不會(huì)破壞光纖的芯線和光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的中心一致的狀態(tài)。因此，光纖陣列40和高分子光波導(dǎo)元件50可維持中心一致的狀態(tài)。
圖5至圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例2的光波導(dǎo)模塊30A。圖5為立體圖，圖7為剖切表示連接部分的縱剖正視圖，圖6表示使光波導(dǎo)元件和帶狀光纜的連接部分對(duì)置的狀況。
光纖陣列40A在露出光纖2的芯線2a的端頭一側(cè)具有端面40Aa。端面40Aa由底座部件41A的端面41Ab、蓋板部件42A的端面42Ab、芯線2a的端面、粘結(jié)劑層43A的端面43Aa構(gòu)成。該端面40Aa在圖6(B)中具有以線80表示的形狀。圖6(B)的線80是在圖6(A)中在從Y1到Y(jié)2的方向上沿線81使表面粗糙度測(cè)定儀的針尖相對(duì)地追蹤光纖陣列40A的端面40Aa的情況下的測(cè)定結(jié)果。圖6(B)中的線82是圖14所示的過去的光纖陣列的相應(yīng)的端面陣列的形狀。
端面40A中，芯線2a的端面最為突出，底座部件41A的端面41Ab及蓋板42A的端面42Ab相對(duì)于芯線2a的端面按-0.1～-0.2μm/mm的比例傾斜，形成向Z1方向后退的相對(duì)芯線2a緩慢傾斜的主面。芯線2a的端面在Z2方向比端面41Ab中芯線2a側(cè)的位置突出尺寸A(0.2μm左右)。
該端面40Aa(41Ab、42Ab)可通過控制研磨處理時(shí)施加在光纖陣列上的負(fù)荷的狀態(tài)及固定光纖陣列的方法來形成。
光纖陣列40A和高分子光波導(dǎo)元件50在芯線2a和光波導(dǎo)52處于中心一致的狀態(tài)下通過粘結(jié)劑部分70將底座部件41A的端面41Ab與基板51的端面51a連接而成。
由于端面41Ab相對(duì)芯線2a的端面形成在Z1方向后退的緩慢傾斜的主面，因而在芯線中心一致的狀態(tài)下在端面41Ab和端面51a之間形成極薄的空間。因此，粘結(jié)劑部分70A如圖8所示由占據(jù)端面41Ab和端面51a之間的整個(gè)面大小的層狀部分70Aa和沿端面41Ab、51a的整個(gè)周邊同樣圍成的粘結(jié)劑帶70Ab構(gòu)成。
由于層狀部分70Aa形成于端面41Ab、51a的整個(gè)面上，還由于帶狀部分70Ab同樣地形成于端面41Ab、51a的整個(gè)周邊，因而光纖陣列40A和光波導(dǎo)元件50具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。另外，由于帶狀部分70Ab沿端面41Ab、51a的整個(gè)周邊同樣地形成，該部分產(chǎn)生的收縮力沿端面41Ab、51a的整個(gè)周邊同樣地發(fā)生，因而，不會(huì)對(duì)光纖陣列40A和高分子光波導(dǎo)元件50施加使其彎曲成V字形方向的力，即，光纖的芯線和光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的中心一致的狀態(tài)沒有變化。因此，可保持光纖陣列40A和高分子光波導(dǎo)元件50的芯線中心一致的狀態(tài)。
另外，芯線2a的端面和光波導(dǎo)52的端面比過去更接近，可降低光學(xué)損失。
圖9及圖11表示本發(fā)明實(shí)施例3的光波導(dǎo)模塊30B。圖9是立體圖，圖11是剖切表示連接部分的縱剖主視圖，圖10表示光波導(dǎo)元件和帶狀光纜的連接部分的對(duì)置狀況。
光纖陣列40B在露出光纖2的芯線2a的端頭一側(cè)具有端面40Ba。端面40Ba由底座部件41B的端面41Bb、蓋板42B的端面42Bb、芯線2a的端面和粘結(jié)層43B的端面43Ba構(gòu)成。端面41Bb、42Bb都為鏡面狀的平面。該端面40Ba只有粘結(jié)層43B的端面43Ba與圖14所示的過去的光纖陣列的相應(yīng)的端面的形狀不同。
粘結(jié)劑層43B的端面43Ba比芯線2a的端面向Z1方向后退0.1～0.3μm。
端面41Bb、42Bb均為平面狀的鏡面，粘結(jié)層43B的端面43Ba比芯線2a的端面凹下去的狀態(tài)是利用粘結(jié)層43B的研磨速度比底座部件41B、蓋板部件42B、芯線2a的研磨速度更高，從而使粘結(jié)層43B形成過研磨狀態(tài)來形成的。即，無需特殊加工工序形成。
光纖陣列40B和高分子光波導(dǎo)元件50在芯線2a和光波導(dǎo)52處于芯線中心一致的狀態(tài)下通過粘結(jié)劑部分70B將底座部件41B的端面41Bb和基板51的端面51a連接起來。
在光纖陣列40B和高分子光波導(dǎo)元件50緊貼，芯線2a和光波導(dǎo)52處于中心一致的狀態(tài)下，在粘結(jié)層43B的端面43Ba和基板51的端面51a之間形成狹窄的空間90。而且，該空間90在Y1側(cè)及X1、X2側(cè)與外界連通。
該空間90具有使粘結(jié)劑滯留之類的作用，由于粘結(jié)劑滯留于該空間而定位。
粘結(jié)劑部分70B如圖12所示，由占據(jù)端面41Bb和端面51a之間的整個(gè)面大小的層狀部分70Ba和主要在端面41Bb、51a的周圍中突出于粘結(jié)層43B的端面43Ba周圍的部分并包圍上側(cè)的部分的粘結(jié)劑帶70Bb構(gòu)成。
因此，光纖陣列40B和高分子光波導(dǎo)元件50具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，而且，光纖陣列40B和高分子光波導(dǎo)元件50保持芯線中心一致的狀態(tài)。
此外，還可以將以上3個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合，即上述第1實(shí)施例的特征部分即將表面做成粗面的結(jié)構(gòu)，上述第2實(shí)施例的特征部分即芯線2a的端面突出的結(jié)構(gòu)和上述第3實(shí)施例的特征部分即粘結(jié)層43B的端面43Ba凹下去的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)模塊，其結(jié)構(gòu)為露出光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的端頭的端面與露出光纖的多條芯線的端頭的光纖陣列的端面通過介于其間的粘結(jié)劑部分粘結(jié)而成，其特征在于光波導(dǎo)元件的端面及光纖陣列的端面都為粗面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)模塊，其特征在于，上述光波導(dǎo)元件的端面及光纖陣列的端面均做成平均粗糙度Ra為0.1μm或其以上數(shù)量級(jí)的粗面的結(jié)構(gòu)。
3.一種光波導(dǎo)模塊，其結(jié)構(gòu)為露出光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的端頭的端面與露出光纖的多條芯線的端頭的光纖陣列的端面通過介于其間的粘結(jié)劑部分粘結(jié)而成，其特征在于光纖陣列的端面做成光纖的多條芯線的端頭突出的結(jié)構(gòu)。
4.一種光波導(dǎo)模塊，其結(jié)構(gòu)為露出光波導(dǎo)元件的光波導(dǎo)的端頭的端面與露出光纖的多條芯線的端頭的光纖陣列的端面通過介于其間的粘結(jié)劑部分粘結(jié)而成，其特征在于該光纖陣列為粘結(jié)上述光纖的多條芯線的粘結(jié)劑層的端面露出在其上述的端面上，上述光纖陣列做成上述粘結(jié)層的端面比芯線的端面凹下去的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)模塊，尤其涉及利用粘結(jié)劑將光波導(dǎo)元件和光纖端部的光纖陣列進(jìn)行光學(xué)和機(jī)械連接所構(gòu)成的光波導(dǎo)模塊。本發(fā)明的目的在于，在將光纖陣列和高分子光波導(dǎo)元件粘結(jié)而構(gòu)成的光波導(dǎo)模塊中實(shí)現(xiàn)使粘結(jié)劑的定位穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的光波導(dǎo)模塊是將光纖陣列(40)的底座部件(41)的端面(41b)形成平均粗糙度Ra為0.2μm±0.1μm的粗面。高分子光波導(dǎo)元件(50)的基板(51)的端面(51a)也形成平均粗糙度Ra為0.2μm±0.1μm的粗面。在作為粗面的端面(41b)和作為粗面的端面的端面(51a)之間形成間隙從而使粘結(jié)劑定位，形成具有理想形狀的粘結(jié)劑部分(70)。
文檔編號(hào)G02B6/36GK1621878SQ20041005705
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者小野位, 御宿麻衣子 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社