JPS61102609A - 光コネクタフエル−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本′明は光通信に用いる光コネクタの重要な構成・部品
である光ファイバを位は決め固定する光コネクタフェル
ールに関するものである。

（従来の技術） ｉ１図は樹脂成形タイプの光２ネタタフエルールの一例
の縦断面図で、同図（イ）は光コネククフエルール■を
樹脂のみにより成形したもの、同図（鴫。

は樹脂成形光コネクタフェルール■の外周の一部が金属
パイプ（４で形成されているものを示している。なお図
面において（１）は光フアイバ心線、■は光ファイバで
ある。

このような樹脂成形タイプの光コネクタフェルールの成
形樹脂としてはエポキシ樹脂にガラスファイバ又はシリ
カを配合した樹脂組成物で成形されている６例えば、特
開昭５１１−９７０目号公報には樹脂としてエポキシ樹
脂を用い充填材として石英ガラスの球状粒子を３０〜８
０％′重量部で混入させた例が示されており、特開昭５
７−１７８０’１２号公報にはガラスファイバ入り光コ
ネクタフェルール樹脂の成形例をボされている。

又、Ｕ気学会総合全国大会、昭和５０年Ｈａ　２２３４
の・　「光ファイバ心ａｔｉ接付は単心コネクタの信頼
性」にはＬＳＩ封止用エポキシ樹脂の使用例が報告され
ているが、一般にはこの種の充填剤としてはシリカが用
いられている。

（解決しようとする問題点） 上述したような従来の樹脂成形タイプの光コネクタフェ
ルールは次のような問題点を育していた。

即ち、その第１は第３図に示すように樹脂のみにより成
形された光コネクタフェルール■のｒｊｓ８以下を固定
し先端部に曲げカ（Ｆ）を加えた場合、平均３”、３ｋ
Ｋで破断した。これは金属タイプの光コネクタフェルー
ルの破断強度の１／４以下であり、光コネクタの着脱時
に過度な力が加わったときに破断するという信頼性上の
問題を有していた。

第２には成形時の外径成形精度の安定性である。

光コネクタフェルールの外径成Ｉｔｊ精度は±０．００
１−が要求されるきびしいものである。しかし、一般に
樹脂の成形には熱膨張や硬化収縮がともない成形収縮量
なるものがｆ〆在する０例えば成形収縮率がｏ、ｓ％の
樹脂を用いて成形外径を２．４Ｈｆ　Ｏ，００１−１を
得ようとすれば金型内径は２．５１２１１＠が必要であ
る。合成りに成形収縮率力１１０％変化すると成形外径
は２．４９９±０．００１ｍ冒にははいらなくなってし
まう、成形収縮率そのもののコントロールは成形条件、
材料等幅広く関係し、精度よくコントロールするこ七が
困難である。従って成形収縮率そのものが小きくて多少
の変動があっても問題のない樹脂による成形が要望され
ていた。

（発明の開示） 本発明は上述の問題点を解ｔｎ　ｔ、　、樹脂成形タイ
プ光コネクタフェルールの曲げ強さの増大と成形収縮率
の減少を同時に横足した光コネクタフェルールを１供す
るもので、少くともカーボンファイバを配合した樹脂組
成物で成形されていることを特徴とするものである。

カーボンファイバの引張り強度は２５０〜ｊ　Ｓ　Ｏｋ
ｇ／−−”、ヤング率３０〜４０Ｘ　１０’　ｋｇ／−
で従来の充填材として使用したガラスファイバやシリカ
と比較すると週しく強い強度を灯している０例えばこの
カーボンファイバの５０％′重量部をエポキシ樹脂に混
入して用いると、シリカの７０％重量部をエポキシ樹脂
に混入した場合に比して、自げ強さは７　ｋｌ／ａｍ”
で２倍以上、成形収縮率は０．１％以下でＩ／Ｓ以下（
第４図及び第５図参ｊＫ１）に減少した。

さらに本発明ではカーボンファイバ入り樹脂成形光コネ
クタフェルールの外周の一部を金属パイプで形成する（
第１図０参１１Ｉ１１）ことにより、曲げ強度の向上は
勿論、従来吸湿により寸法変化が生じていた樹脂成形タ
イ゛プ光コネクタフェルールの本質的な問題及び金属パ
イプをインサージ雪ン成形した場合に成形収縮率が原因
で生じる金属パイプと成形樹脂との９１１８の問題もカ
ーボンファイバ入り樹１１組成物を用いることにより同
時に解決できた。

第１図（りに示すように、金属パイプ（２）の一部はフ
、ルールｒ７部に埋め込まれており―げ強度は更に向上
するように設計されている。又カーボンファイバ入り樹
脂組成物で成形する場合、カーボンファイバの充填口を
増大させていくと成形収縮率が減少し場合によってはマ
イナスとなる。この場合は金型に若干のテーパをつける
などの対策が必要であるが、金属パイプを外周にインサ
ージジン成形することにより金型からの離型は常に安定
に実現でき、カーボンファイバ入り樹脂組成物と金属パ
イプとの組合せにより離型の容易性という折しい効果も
期待できる。

又通常のガラスファイバやシリカ入りの成形樹脂組成物
の場合は成形収縮率が０．４〜Ｏ０８％あり、そのため
第１図（ロ）のように金属パイプ（２）と組合せた場合
、金属パイプと樹脂とがＩＩＩ　ＩＩ　Ｌ、てしまうた
め金属パイプに接着性向上の処理を施す必要がある。こ
れに対して本発明のカーボンファイバ入り樹脂組成物を
用いた場合は、成形収縮率を０．２％以下にすることが
でき、さらには０あるいはマイナスにも出来るので天川
上剥離は無視又は生じないご七になる。さらに熱賢張係
数に関しても金属パイプより小さくすることにより長期
信頼性、ヒートサイクルに対しても原理的に剥離が生じ
ないよう、、ｌＪ　、！＋することが＋＋Ｊ能となる。

上、述したように本発明ではカーボンファイバ入り樹脂
組成物のみで成形した光コネククプエルール（第１図イ
）と外周の一部を金属パイプで形成した光コネクタフヱ
ルール（第１図口）の２タイプを提案したが、両者の使
い分けは使用形態に依存し、従来品より高強度、成形収
縮安定性向上ではカーボンファイバ入り樹脂成形光コネ
クタフェルールで十分であるが、さらに高信頼性、超ρ
ｉ強度を実現するには外周の一部を金属パイプで形成し
た複合型を用いるとよい。なお構成例では単心光ファイ
バを用いて説明したが、多心光ファイバにも適用できる
のは勿論である。

又光コネクタフェルールの構造も第１図のものに限定さ
れるものではなく、基本的に光ファイバの結合に関係す
るものであれば広く適用可能であり、金属パイプ七の組
合せ？、１造についても同様で１１、　　　　　　ある
。さらに樹脂についてもエポキシ樹脂以外の熱可塑性（
２）脂でもよく、充填材もカーボンファイバ以外に従来
のガラスファイバ、シリカを混入して用いても勿論差支
えない。

（実施例） 直径約７μｍ１長さ１〜２−のカーボンファイバを重量
％で２０％１３５％４．５０％及び＠５％配合したエポ
キシ樹脂組成物を用いて実験を行なった。成形方法とし
ては第２図に）に示すように、金型として上金型■及び
下金型０よりなる２つ割金型を用い、光ファイバ心１ａ
　（１）の端部被−を除去した光フ１イバ■を下金型ｅ
の光フアイバ固定用細孔■に挿入して位置決めし、＊型
内部空間にカーボンファイバを配合したエポキシ樹脂組
成物を充填するトランスファー成形にて行なうた。カー
ボンファイバ入り樹脂組成物の成形条件及び金型構造、
待にゲート■はカーボンファイバの配合０ｍに従って最
適化する必要があり、例えば３５重量％のカーボンファ
イバを配合したエポキシ樹脂組成物の成形条件の一例を
示すと、成形圧力８５　ｋｇ／ａｍ”　、成形温度＋１
ｉ０℃、成形時間５分という内容である。

弧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｊ以字の条件にて成形したカーボンファイバ入り
エポキシ樹脂光コネクタフェルールの曲げ強度と成形収
縮率を第４図及び第５図に示す。なおこれらの図には参
考までにシリカ７θ重Ω％を配合したｘポキ／４ｍ脂を
用いた光コネクタフェルールの特性も合せて示した。こ
れらの図から明らかなように例えばカーボンファイバを
５０％配合することにより従来の２倍以上の著しい曲げ
強度の向上を示すと共に、成形収縮率では著しい減少を
示し安定した外径成形が実現できることを確認した。

次に外周の一部に金属パイプを形成した光コネクタフヱ
ルールの成形方法を第２図（嗜に示す。基本的には前述
した成形方法と同様であるが、金属パイプを事前に金型
に挿入し、インサージ璽ン成形する点が異なる。実験と
しては金属パイプは外径２．４９８±０．００１ｍ−の
ものを使用し、カーボンファイバを３ｓｆｆｌｆａ％配
合したエポキシ樹脂組成物で成形した。

このように成形した光コネクタフェルールの曲げ強度は
約１２ｋｇで、従来のンリカ入りエポキシ樹脂で成形し
たものの約３．６倍、カーボンファイバ入りエポキシ樹
脂のみで成形したものの約２．７倍と超高強度を示して
いる。なおり−ボンファイバの配合量を増大させればさ
らに強度を向上させることが可能である。

又前記２＃ＩＭの光コネクタフェルールを用いて０．５
０ｄＢといずれも０．１１ｄ８以下ときわめて安定して
いる。さらに信頼性テストとして一り０℃〜＋７０”Ｃ
／８ｈのヒートサイクル２０サイクルを実施して再度結
合ｔｉ失を評価したが、初期値と全（変化なく安定して
いることが確認された。

（発明の効果） ｎ；ｊ述した本発明の光コネクタフェルールによれば、
従来のシリカやガラスファイバを充填したエポキシ樹脂
組成物を用いたものに比し、曲げ強度が著しく向上する
と共に、成形収縮率は０．２％以下と著しく減少し安定
した外径成形精度をもった光コネクタ７エルールが１ｕ
ｌｌられる。因みに実験によると、従来はｎ　：　１０
０のサンプルに対して外径成形の最大変動が±２雪１以
上あったのに対し、木発明の光コネクタフェルールでは
±１嘗１以下の変動しかない。

さらに外周の一部を金属パイプで形成することにより、
超高強度は上述した通りであるが、さらに下記の効果も
生じてくる。

■通常成形収縮率を考慮して金型内径を設計しなければ
ならないが、金属パイプを用いることにより、成形条件
や成形材料に左右されることなく常に一定の金型を用い
ることができる。

■従来のような成形収縮率が０．５％程度もある樹脂組
成物と金属パイプを組合せて成形すると、その成形収縮
率のために金属パイプと樹脂との間にネリ離が生じるが
、本発明のカーボンファイバ入り樹脂組成物の場合、成
形収縮率は０．２％以下であり、さらに０１マイナスに
も実現できるので金属パイプとの剥離は一切生じること
がない。

実験として、従来のシリカ入りエポキシ樹脂組成物と、
本発明のカーボンファイバ入すエポキン樹脂組成物で金
属パイプ複合光コネクタフェルールをそれぞれｎ＝２０
成形し、−４０℃〜＋８０℃／８ｈのヒートサイクルを
６０回実施して、フェルールを切断して剥ｆｆｉ　ｔ＆
　！Ｉ！、を調べたところ、従来品では全数について約
５μｍψ１離していたのに対し、本発明品では１μｍの
９１離も全数について全＜ＷＡ察されなかった。

■カーボンファイバ入り樹脂組成物の熱膨張係数を金属
パイプのそれと同程度又はそれ以下にすることにより、
長期的ヒートサイクルにおいても本質的に剥離が生じな
い構造にすることができる。

実験においては、金属パイプのＭｌｆｔｉ張係数が１７
ＸＪＯ＝、カーボンファイバ入りエポキシ樹脂組成物の
それが１４ＸＩＯ−＠のものを用いたが、アルコールド
ライアイスと温水を使用した一７０℃５分、＋７０℃５
分のヒートショックテストｎ＝３０のテストでも全＜１
ｌｌｊ！ｌは生じていない。

なお、ここでいう同程度とは、金属パイプの熱膨張率に
対しての測定誤差を含む範囲でのカーボンファイバ入り
エポキシ樹脂組成物のハエ・張車をいう。

■カーボンファイバの配合量を増大していくさ成形収縮
率が減少していく反面、金型からの剥離が困難となり、
金型にテーパをとるなど剥離性向上のための対策が必要
となるが、金属パイプを複合したものでは成形収縮率に
左右されて離型し難いという欠点がない。

例えばカーボンファイバを３５９４配合したエポキシ樹
脂組成物により光コネクタフェルールを成形し、金型か
ら引抜くときの最大引抜き力を測定したが、ｎ＝ｌ０に
おいて約４．’８ｋｇに達するのに対し、同じ金型に金
属パイプをインサーンツンして成形した場合は約１．’
２に、’で容品に引抜くことができた。

■樹脂成形光コネクタフェルールの場合吸曜により膨潤
し寸法変化を来たすという本質的な問題を何していたが
、外周の一部を金属パイプで形成することにより吸湿に
よる寸法変化を防止できる。

従来のシリカ入りエポキシ樹脂組成物と、本発明のカー
ボンファイバ入りエポキシ樹脂組成物と金属パイプを組
合せた光コネクタフェルールのそれぞれ１＝４９を６０
℃、９５％の雰囲気にＳＯＯ時間放置して寸法変化を測
定した結果、従来品は最大２．５μｍの寸法増加があっ
たが、本発明品ではすべて０．５μｍ以下の変化しかな
く、寸法変化に関してもきわめて安定していることが確
認された。

なお金属パイプと樹脂との接若性向上のために金属パイ
プの内面又は内外面に凹凸処理を施した金属パイプを用
いても勿論差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂成形タイプの光コネクタフェルールの縦断
面図で、同図（イ）は虜脂のみにより成形したもの、同
図は外周の一部が金属パイプで成形されているもの゛を
示す。 第２図に）及び（→は光コネクタフェルールの成形方法
の説明図、第３図は曲げ強度試験の説明図、第４図及び
第５図は本発明光コネクタフェルールの曲げ強度及び成
形収縮率の特性図である。 ！・・・光フアイバ心線、２・・・光ファイバ、３・・
・樹脂成形光コネクタフェルール、４・・・金ＩｉＩ！
／クイプ、５・・・上金型、６・・・下金型。 斗１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを位置決め固定している光コネクタフ
   ェルールが少くともカーボンファイバを配合した樹脂組
   成物で成形されていることを特徴とする光コネクタフェ
   ルール。
2. （２）フェルールの外周の一部が金属パイプで形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   コネクタフェルール。
3. （３）カーボンファイバを配合した成形樹脂組成物の熱
   膨張係数が金属パイプの熱膨張係数と同等乃至はそれ以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   光コネクタフェルール。
4. （４）カーボンファイバを配合した成形樹脂組成物の成
   形収縮率が０．２％以下であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項記載の光コネクタフェルール
   。