JPH06347658A - Plastic optical waveguide - Google Patents

Plastic optical waveguide

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JPH06347658A
JPH06347658A JP16332193A JP16332193A JPH06347658A JP H06347658 A JPH06347658 A JP H06347658A JP 16332193 A JP16332193 A JP 16332193A JP 16332193 A JP16332193 A JP 16332193A JP H06347658 A JPH06347658 A JP H06347658A
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JP
Japan
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optical waveguide
substrate
polyimide
plastic
layer
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Application number
JP16332193A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Matsuura
松浦  徹
Fusao Shimokawa
房男 下川
Shigekuni Sasaki
重邦 佐々木
Shinji Ando
慎治 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide such a plastic optical waveguide as to decrease the thermal strains generated by a temp. change during and after production. CONSTITUTION:This plastic optical waveguide is formed by using a plastic having >=1X10<-5> deg.C<-1> coefft. of thermal expansion and a substrate used for production of the optical waveguide has >=1X10<-5> deg.c<-1> coefft. of thermal expansion. The adequate plastic includes polyamide and more particularly polyimide fluoride. The adequate substrate for the production includes metallic plates consisting of aluminum, copper, etc., alloy plates inclding these metals, resin substrates consisting of polyimide, etc., or substrates having these plates formed on the substrates, and flexible substrates such as polyimide films. As a result, the plastic optical waveguide which is free from peeling and cracking and has high reliability is provided at a high yield.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラスチックを用いた光
導波路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide using plastic.

【0002】[0002]

【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。低損
失な光導波路としてはこれまで石英系が主に検討されて
いる。光ファイバで実証済みのように石英は光透過性が
極めて良好であるため導波路とした場合も波長1.3μ
mにおいて0.1dB/cm以下の低損失化が達成され
ている。一方、近年になって大面積化可能、製造の容易
性等の長所を活かしたポリメチルメタクリレート(PM
MA)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(P
C)、ポリイミド(PI)等のプラスチック光導波路が
検討されている。通常これらの光導波路の基板としては
汎用性が高い、半導体部品とのマッチングが良い、
表面の平滑性に優れる等の理由からシリコン基板が用
いられる。しかし、多くのこれら光導波路用プラスチッ
クの熱膨張係数(10-4〜10-5-1程度)はシリコン
(2×10-6-1)と比較して大きい。そのためにシリ
コン基板上に作製したプラスチック光導波路、特に高弾
性のポリイミドを材料に用いた光導波路では作製時の熱
処理や作製後の温度変化により熱歪みを生じ、基板から
はく離したり、光導波路の特性が変化してしまう場合が
ある。特に埋め込み型シングルモード光導波路では光損
失を低減するために十分な厚さのクラッド層が必要とな
る。また大口径のマルチモード光導波路でもコア径の増
大に伴って光導波路層の膜厚を厚くする必要がある。し
かし、従来のシリコン基板を用いたプラスチック光導波
路の作製方法では光導波路層の膜厚が増大するに伴っ
て、熱膨張係数の差に基づく熱歪みも大きくなるため、
膜厚に制限があった。
2. Description of the Related Art With the practical use of an optical communication system by developing a low loss optical fiber, development of various optical communication parts is desired. Further, it is desired to establish an optical wiring technology for mounting these optical components at a high density, particularly an optical waveguide technology. So far, silica-based materials have been mainly studied as low-loss optical waveguides. As demonstrated by optical fiber, quartz has an extremely good optical transparency, so even when used as a waveguide, the wavelength is 1.3 μm.
A low loss of 0.1 dB / cm or less has been achieved at m. On the other hand, in recent years polymethylmethacrylate (PM
MA), polystyrene (PS), polycarbonate (P
Plastic optical waveguides such as C) and polyimide (PI) are being studied. Generally, these optical waveguides have high versatility as substrates, and have good matching with semiconductor components.
A silicon substrate is used because of its excellent surface smoothness. However, the thermal expansion coefficient (about 10 −4 to 10 −5 ° C. −1 ) of many of these optical waveguide plastics is larger than that of silicon (2 × 10 −6 ° C. −1 ). Therefore, in a plastic optical waveguide manufactured on a silicon substrate, especially in an optical waveguide using a highly elastic polyimide as a material, thermal distortion occurs due to heat treatment during manufacturing or temperature change after manufacturing, and peeling from the substrate or The characteristics may change. In particular, a buried type single mode optical waveguide requires a cladding layer having a sufficient thickness to reduce optical loss. Further, even in a large-diameter multimode optical waveguide, it is necessary to increase the film thickness of the optical waveguide layer as the core diameter increases. However, in the conventional method for producing a plastic optical waveguide using a silicon substrate, as the film thickness of the optical waveguide layer increases, the thermal strain due to the difference in thermal expansion coefficient also increases.
There was a limit to the film thickness.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示したよ
うにシリコン基板上で作製したプラスチック光導波路で
はプラスチックとシリコンの熱膨張係数の差に基づく熱
歪みが生じる場合があった。本発明は上記事情にかんが
みてなされたものであり、作製時や作製後の温度変化に
より生じる熱歪みが小さくなるようなプラスチック光導
波路を提供することを目的としている。
As described in the prior art, in the plastic optical waveguide manufactured on the silicon substrate, thermal strain may occur due to the difference in the thermal expansion coefficient between the plastic and silicon. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plastic optical waveguide in which thermal strain caused by temperature change during or after manufacturing is reduced.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はプラスチック光導波路に関する発明であって、熱
膨張係数が1×10-5-1以上のプラスチックを用いた
光導波路において、該光導波路の作製基板が、1×10
-5-1以上の熱膨張係数を有していることを特徴とす
る。
The present invention will be described in brief. The present invention relates to a plastic optical waveguide, and in the optical waveguide using a plastic having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 -5 ° C -1 or more, The production substrate of the optical waveguide is 1 × 10
It is characterized by having a coefficient of thermal expansion of -5 ° C -1 or more.

【0005】以下、本発明を具体的に説明する。プラス
チック光導波路の構造としては、例えば平面型、スラブ
型、リッジ型、レンズ型、埋め込み型を挙げることがで
きる。
The present invention will be specifically described below. Examples of the structure of the plastic optical waveguide include a flat type, a slab type, a ridge type, a lens type, and a buried type.

【0006】本発明においては、作製基板として熱膨張
係数が1×10-5-1以上の熱膨張係数を有する基板を
用いるが、そのような作製基板としては、アルミニウ
ム、銅等の熱膨張係数が1×10-5-1以上の金属板、
及びこれらを含む合金、又はポリイミド成形品等の樹脂
基板、又は種々の基板上に熱膨張係数が1×10-5-1
以上の上記材料が形成されている基板、又はポリイミド
フィルム等のフレキシブルプリント基板等を例示するこ
とができる。なお、アルミニウム合金に関しては、入手
の容易性、取扱いやすい形状の理由より、磁気ディスク
用のアルミニウム合金を用いることができる。特に合金
組成にはこだわらない。好適な作製基板の例としては、
表面をニッケルリンメッキした後、研磨したアルミニウ
ム合金板、あるいは表面を研磨したポリイミド成形板が
挙げられる。
In the present invention, a substrate having a coefficient of thermal expansion of 1 × 10 −5 ° C. −1 or more is used as the production substrate, and such production substrate is made of aluminum, copper or the like. A metal plate with a coefficient of 1 × 10 -5-1 or more,
And a resin substrate such as an alloy containing these or a polyimide molded product, or various substrates having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 -5-1
A substrate on which the above materials are formed, or a flexible printed circuit board such as a polyimide film can be exemplified. Regarding the aluminum alloy, an aluminum alloy for a magnetic disk can be used because of its easy availability and easy handling. It does not particularly care about the alloy composition. As an example of a suitable fabrication substrate,
Examples thereof include an aluminum alloy plate whose surface has been nickel-phosphorus plated and then polished, or a polyimide molded plate whose surface has been polished.

【0007】また、光導波路材料としてはポリメチルメ
タクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ
イミド等の熱膨張係数が1×10-5-1以上のプラスチ
ックが使用できるが、耐熱性の観点からポリイミドが好
適であり、更に光透過性の観点からフッ素化ポリイミド
が好適である。このようにして熱歪みの小さなプラスチ
ック光導波路が提供できる。
As the optical waveguide material, plastics having a coefficient of thermal expansion such as polymethylmethacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyimide or the like of 1 × 10 -5 ° C -1 or more can be used, but polyimide is preferable from the viewpoint of heat resistance. In addition, fluorinated polyimide is preferable from the viewpoint of light transmittance. In this way, a plastic optical waveguide having a small thermal strain can be provided.

【0008】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。本発明の平面型プラスチック光導波路を製造する
方法は、1例として図1に示した工程を経て実現でき
る。図1において符号1は基板、2は光導波路層を意味
する。熱膨張係数が1×10-5-1以上の基板1に光導
波路層となる樹脂溶液又は樹脂の前駆体溶液を塗布した
後、脱溶媒等の熱処理を行い、光導波路層2を形成す
る。基板材料及び光導波路材料として既述のものを使用
し、前記の操作により、基板上に熱歪みの小さな平面型
プラスチック光導波路が作製できる。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The method for manufacturing the planar plastic optical waveguide of the present invention can be realized through the steps shown in FIG. 1 as an example. In FIG. 1, reference numeral 1 is a substrate and 2 is an optical waveguide layer. After applying a resin solution or a precursor solution of a resin to be an optical waveguide layer to the substrate 1 having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 -5 ° C -1 or more, heat treatment such as solvent removal is performed to form the optical waveguide layer 2. . The above-mentioned materials are used as the substrate material and the optical waveguide material, and a flat plastic optical waveguide having a small thermal strain can be produced on the substrate by the above operation.

【0009】次に本発明でスラブ型プラスチック光導波
路を製造する方法は1例として図2に示した工程を経て
実現できる。図2において符号1は図1と同義、3は下
部クラッド層、4はコア層、5は上部クラッド層を意味
する。熱膨張係数が1×10-5-1以上の基板1にクラ
ッドとなる樹脂溶液又は樹脂の前駆体溶液を塗布した
後、脱溶媒等の熱処理を行い、下部クラッド層3を形成
する。次に下部クラッド層3の上にコア層となる樹脂溶
液又は樹脂の前駆体溶液を塗布した後、脱溶媒等の熱処
理を行い、コア層4を形成する。この上から再びクラッ
ド層となる樹脂溶液を塗布した後、熱処理を行い、上部
クラッド層5を形成する。このようにして基板上に熱歪
みの小さなスラブ型プラスチック光導波路が作製でき
る。
Next, the method of manufacturing a slab type plastic optical waveguide according to the present invention can be realized through the steps shown in FIG. 2 as an example. In FIG. 2, reference numeral 1 is synonymous with FIG. 1, 3 is a lower clad layer, 4 is a core layer, and 5 is an upper clad layer. After coating the resin solution or the precursor solution of the resin to be the clad on the substrate 1 having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −5 ° C. −1 or more, heat treatment such as solvent removal is performed to form the lower clad layer 3. Next, after coating a resin solution or a resin precursor solution for the core layer on the lower clad layer 3, heat treatment such as solvent removal is performed to form the core layer 4. After coating the resin solution for forming the clad layer again, heat treatment is performed to form the upper clad layer 5. In this way, a slab-type plastic optical waveguide with a small thermal strain can be manufactured on the substrate.

【0010】次に本発明でリッジ型プラスチック光導波
路を製造する方法は1例として図3に示した工程を経て
実現できる。図3において符号1及び2は図1と同義、
6はマスク層を意味する。熱膨張係数が1×10-5-1
以上の基板上に光導波路層となる樹脂溶液又は樹脂の前
駆体溶液を塗布した後、脱溶媒等の熱処理を行い、光導
波路層2を形成する。次にマスク層を形成し、これをフ
ォトレジスト等を用いたフォトリソグラフィによりパタ
ーニングされたマスク層6を得る。次にこのマスク層6
をマスクとして光導波路層2を酸素プラズマによるドラ
イエッチングや、エッチング液によるウェットエッチン
グにより加工する。ここで光導波路層2のエッチングを
行うためにマスクとして上記アルミニウムのような金属
マスクを用いる代りに、シリコン酸化膜や耐酸素プラズ
マ性のレジストを用いてもよい。この後、マスク層6を
はく離液やドライエッチング等により除去する。このよ
うにして基板上にリッジ型プラスチック光導波路が作製
できる。
Next, the method of manufacturing the ridge type plastic optical waveguide according to the present invention can be realized through the steps shown in FIG. 3 as an example. In FIG. 3, reference numerals 1 and 2 have the same meaning as in FIG.
6 means a mask layer. Thermal expansion coefficient is 1 × 10 -5-1
After applying a resin solution or a resin precursor solution for forming an optical waveguide layer on the above substrate, heat treatment such as solvent removal is performed to form the optical waveguide layer 2. Next, a mask layer is formed, and the mask layer 6 patterned by photolithography using a photoresist or the like is obtained. Next, this mask layer 6
Using the mask as a mask, the optical waveguide layer 2 is processed by dry etching using oxygen plasma or wet etching using an etching solution. Here, instead of using a metal mask such as aluminum as a mask for etching the optical waveguide layer 2, a silicon oxide film or an oxygen plasma resistant resist may be used. After that, the mask layer 6 is removed by peeling liquid or dry etching. In this way, a ridge type plastic optical waveguide can be manufactured on the substrate.

【0011】また、図4に示すように、図2において光
導波路層2を形成する前に下部クラッドとなる樹脂溶液
又は樹脂の前駆体溶液を塗布した後、脱溶媒等の熱処理
を行い、下部クラッド層3を形成した後コア層4を形成
し、更にこの後、図3の光導波路層形成後と同様の作製
工程を行うことで基板上に下部クラッド層を有するリッ
ジ型プラスチック光導波路が作製できる。なお、図4に
おける各符号は、図2、図3と同義である。
Further, as shown in FIG. 4, before forming the optical waveguide layer 2 in FIG. 2, after applying a resin solution or a resin precursor solution to be the lower clad, heat treatment such as desolvation is performed to remove the lower part. After forming the clad layer 3, the core layer 4 is formed, and thereafter, the same manufacturing process as that after forming the optical waveguide layer of FIG. 3 is performed to manufacture a ridge-type plastic optical waveguide having a lower clad layer on the substrate. it can. Note that each symbol in FIG. 4 has the same meaning as in FIGS. 2 and 3.

【0012】次に本発明で図5に示すような埋め込み型
プラスチック光導波路を製造する方法は以下に示した工
程を経て実現できる。図5において符号は図2と同義で
ある。まず、図4で説明したように基板上に下部クラッ
ド層を有するリッジ型プラスチック光導波路を作製し、
この上から再びクラッド層となる樹脂溶液を塗布した
後、熱処理を行い、上部クラッド層5を形成する。この
ようにして基板上に熱歪みの小さな埋め込み型プラスチ
ック光導波路が作製できる。
Next, the method of manufacturing the embedded plastic optical waveguide as shown in FIG. 5 according to the present invention can be realized through the following steps. In FIG. 5, reference numerals have the same meaning as in FIG. First, as described with reference to FIG. 4, a ridge-type plastic optical waveguide having a lower clad layer on a substrate is manufactured,
After coating the resin solution for forming the clad layer again, heat treatment is performed to form the upper clad layer 5. In this way, an embedded plastic optical waveguide with small thermal strain can be manufactured on the substrate.

【0013】[0013]

【実施例】引続いていくつかの実施例を用いて本発明を
更に詳しく説明する。なお種々の光導波路材料と基板の
組合せにより数限りない本発明のプラスチック光導波路
が製造できることは明らかであり、本発明はこれらの実
施例のみに限定されるものではない。本実施例に用いた
ポリイミド、及びポリイミド共重合体の構造(それらの
原料となるモノマーの酸二無水物とジアミンで示し
た)、熱分解温度、屈折率、及び平均熱膨張係数を表1
に示した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to some examples. It is obvious that an unlimited number of plastic optical waveguides of the present invention can be manufactured by combining various optical waveguide materials and substrates, and the present invention is not limited to these examples. Table 1 shows the structures of the polyimides and polyimide copolymers used in this example (indicated by the acid dianhydride and diamine of their raw materials), the thermal decomposition temperature, the refractive index, and the average thermal expansion coefficient.
It was shown to.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】6FDA:2,2−ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物 PMDA:ピロメリット酸二無水物 P3FDA:トリフルオロメチルピロメリット酸二無水
物 P6FDA:1,4−ビス(トリフルオロメチル)ピロ
メリット酸二無水物 TFDB:2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノビフェニル 4,4′−6F:2,2−ビス(4−アミノフェニル)
ヘキサフルオロプロパン DPTP:4,4″−ジアミノ−p−テルフェニル DMDB:2,2′−ジメチル−4,4′−ジアミノビ
フェニル
6FDA: 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride PMDA: pyromellitic dianhydride P3FDA: trifluoromethylpyromellitic dianhydride P6FDA: 1,4- Bis (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride TFDB: 2,2'-bis (trifluoromethyl)-
4,4'-diaminobiphenyl 4,4'-6F: 2,2-bis (4-aminophenyl)
Hexafluoropropane DPTP: 4,4 "-diamino-p-terphenyl DMDB: 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl

【0016】熱分解温度は窒素気流下、10℃/分の速
度で昇温したときの10wt%重量減少時の温度で示し
た。屈折率はアッベ型屈折計を用いて、23℃における
波長589nmでの屈折率で示した。平均熱膨張係数は
幅5mm、膜厚約15μmのポリイミドフィルムを試料
とし、熱機械試験機を用いて、窒素雰囲気中、荷重3
g、引張モード、5℃/分で昇温したときの50〜30
0℃の範囲での平均値で示した。なお、表1において番
号1及び9〜13は単一組成のポリイミド、番号2〜8
はポリイミド共重合体である。
The thermal decomposition temperature is shown as the temperature at the time of 10 wt% weight loss when the temperature was raised at a rate of 10 ° C./min in a nitrogen stream. The refractive index is shown by a refractive index at a wavelength of 589 nm at 23 ° C. using an Abbe type refractometer. A polyimide film having an average thermal expansion coefficient of 5 mm in width and a film thickness of about 15 μm is used as a sample, and a load of 3 is applied in a nitrogen atmosphere using a thermomechanical tester.
g, tensile mode, 50 to 30 when heated at 5 ° C./min
The average value in the range of 0 ° C is shown. In Table 1, Nos. 1 and 9 to 13 are polyimides having a single composition, and Nos. 2 to 8
Is a polyimide copolymer.

【0017】実施例1 表面を研磨した直径3.5インチ、厚さ0.8mmの磁
気ディスク用のアルミニウム合金を基板としてこの上に
表1の番号1のポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を加熱
後の膜厚が80μmになるようにスピンコート法により
塗布した。この塗膜を最高350℃で熱処理をして光導
波路層を形成した。最後に基板上の光導波路の両端を基
板と共にバンドソーで切断して入出射面を加工した。こ
のようにしてアルミニウム合金上にポリイミドを用いた
平面型光導波路が得られた。この光導波路は基板との熱
歪みが小さいために作製後10日以上室温で放置しても
基板からのはく離は生じなかった。
Example 1 An aluminum alloy for a magnetic disk having a diameter of 3.5 inches and a thickness of 0.8 mm, whose surface was polished, was used as a substrate. , N-dimethylacetamide 15 wt% solution was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 80 μm. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form an optical waveguide layer. Finally, both ends of the optical waveguide on the substrate were cut together with the substrate with a band saw to process the input / output surface. Thus, a planar optical waveguide using polyimide on the aluminum alloy was obtained. Since this optical waveguide has a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even if it was allowed to stand at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0018】実施例2〜13 実施例1において使用した表1の番号1のポリイミドの
前駆体であるポリアミド酸のジメチルアセトアミド15
wt%溶液の代りに表1の番号2〜8から選ばれたポリ
イミド又はポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミ
ド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を
用いて実施例1と同様の方法で、磁気ディスク用のアル
ミニウム合金上にポリイミドを用いた平面型光導波路が
得られた(表2)。これらの光導波路は基板との熱歪み
が小さいために作製後10日以上室温で放置しても基板
からのはく離は生じなかった。
Examples 2 to 13 Dimethylacetamide of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide No. 1 in Table 1 used in Example 1, 15
A method similar to that of Example 1 using a 15 wt% N, N-dimethylacetamide solution of a polyamic acid, which is a precursor of a polyimide or polyimide copolymer selected from Nos. 2 to 8 in Table 1, instead of the wt% solution. Then, a planar optical waveguide using polyimide on an aluminum alloy for a magnetic disk was obtained (Table 2). Since these optical waveguides have a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even when left at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】実施例14 実施例1において使用したアルミニウム合金の代りに直
径3インチ、厚さ10mmのポリイミド成形板〔ユピモ
ール−R、宇部興産(株)〕を基板として用い、実施例
1と同様の方法で、ポリイミド成形基板上にポリイミド
を用いた平面型光導波路が得られた(表2)。これらの
光導波路は基板との熱歪みが小さいために作製後10日
以上室温で放置しても基板からのはく離は生じなかっ
た。
Example 14 The same as in Example 1 except that the aluminum alloy used in Example 1 was replaced by a polyimide molded plate having a diameter of 3 inches and a thickness of 10 mm [Yupimol-R, Ube Industries, Ltd.]. By the method, a planar optical waveguide using polyimide on a polyimide molded substrate was obtained (Table 2). Since these optical waveguides have a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even when left at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0021】実施例15 表面を研磨した直径3.5インチ、厚さ0.8mmの磁
気ディスク用のアルミニウム合金を基板としてこの上に
表1の番号1のポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を加熱
後の膜厚が50μmになるようにスピンコート法により
塗布した。この塗膜を最高350℃で熱処理をして下部
クラッド層を形成した。引続いてこの下部クラッド層上
に表1の番号2のポリイミド共重合体の前駆体であるポ
リアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%
溶液を加熱後の膜厚が10μmになるようにスピンコー
ト法により塗布した。この塗膜を最高350℃で熱処理
をしてコア層を形成した。更にこのコア層上に下部クラ
ッド層と同じポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の
N,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を加熱後
の膜厚が50μmになるようにスピンコート法により塗
布した。この塗膜を最高350℃で熱処理をして上部ク
ラッド層を形成した。最後に基板上の光導波路の両端を
基板と共にバンドソーで切断して入出射面を加工した。
このようにしてアルミニウム合金上にポリイミドを用い
たスラブ型光導波路が得られた。この光導波路は基板と
の熱歪みが小さいために作製後10日以上室温で放置し
ても基板からのはく離は生じなかった。
Example 15 An aluminum alloy for a magnetic disk having a diameter of 3.5 inches and a thickness of 0.8 mm, the surface of which was polished, was used as a substrate. , 15-wt% N-dimethylacetamide solution was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 50 μm. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form a lower clad layer. Subsequently, 15 wt% of N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide copolymer of No. 2 in Table 1, was deposited on the lower clad layer.
The solution was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 10 μm. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form a core layer. Further, a 15 wt% solution of N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is the same polyimide precursor as the lower clad layer, was applied onto this core layer by spin coating so that the film thickness after heating was 50 μm. This coating film was heat-treated at a maximum temperature of 350 ° C. to form an upper clad layer. Finally, both ends of the optical waveguide on the substrate were cut together with the substrate with a band saw to process the input / output surface.
Thus, a slab type optical waveguide using polyimide on an aluminum alloy was obtained. Since this optical waveguide has a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even if it was allowed to stand at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0022】実施例16〜24 実施例15において下部クラッド層、及び上部クラッド
層として使用した表1の番号1のポリイミドの前駆体で
あるポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15
wt%溶液の代りに表1の番号2〜8から選ばれたポリ
イミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸のN,N−
ジメチルアセトアミド15wt%溶液を用い、またコア
層として使用した表1の番号2のポリイミド共重合体の
前駆体であるポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトア
ミド15wt%溶液の代りに表1の番号2〜8から選ば
れた下部クラッド層より屈折率の大きいポリイミド共重
合体の前駆体であるポリアミド酸のN,N−ジメチルア
セトアミド15wt%溶液を用いて実施例15と同様の
方法で、アルミニウム合金上にポリイミドを用いたスラ
ブ型光導波路が得られた(表3)。これらの光導波路は
基板との熱歪みが小さいために作製後10日以上室温で
放置しても基板からのはく離は生じなかった。
Examples 16 to 24 N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is the precursor of the polyimide of No. 1 in Table 1 used as the lower clad layer and the upper clad layer in Example 15, 15
N, N- of polyamic acid which is a precursor of a polyimide copolymer selected from Nos. 2 to 8 in Table 1 instead of the wt% solution.
Using a 15 wt% solution of dimethylacetamide and using a 15 wt% solution of N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide copolymer of No. 2 in Table 1 used as the core layer, the numbers 2 to 2 of Table 1 were used. A 15 wt% N, N-dimethylacetamide solution of polyamic acid, which is a precursor of a polyimide copolymer having a refractive index larger than that of the lower clad layer selected from No. 8, was applied on the aluminum alloy in the same manner as in Example 15. A slab type optical waveguide using polyimide was obtained (Table 3). Since these optical waveguides have a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even when left at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】実施例25 表面を研磨した直径3.5インチ、厚さ0.8mmのア
ルミニウム合金を基板としてこの上に表1の番号1のポ
リイミドの前駆体であるポリアミド酸のN,N−ジメチ
ルアセトアミド15wt%溶液を加熱後の膜厚が50μ
mになるようにスピンコート法により塗布した。この塗
膜を最高350℃で熱処理をして光導波路層を形成し
た。次に電子ビーム蒸着機により膜厚0.3μmのアル
ミニウム層を形成した。次にポジ型フォトレジストをス
ピンコート法により塗布した後95℃プレベークを行っ
た。次に線幅50μm、長さ60mmのフォトマスクと
超高圧水銀ランプを用いてレジストに紫外線を照射した
後、ポジ型レジスト用の現像液を用いて現像した。次に
このパターニングされたレジストをマスクとしてアルミ
ニウム層のウェットエッチングを行い、アルミニウムの
パターニングを行った。洗浄乾燥後、このパターニング
されたアルミニウムをマスクとして平行平板型ドライエ
ッチング装置を用いて酸素によるコア層のエッチングを
行った。エッチング終了後、コア上部に残ったアルミニ
ウムを除去した。この塗膜を最高350℃で熱処理をし
て光導波路層を形成した。最後に基板上に光導波路の両
端を基板と共にバンドソーで切断して入出射面を加工し
た。このようにしてアルミニウム合金上にポリイミドを
用いたリッジ型光導波路が得られた。この光導波路は基
板との熱歪みが小さいために作製後10日以上室温で放
置しても基板からのはく離は生じなかった。
Example 25 The surface of an aluminum alloy having a diameter of 3.5 inches and a thickness of 0.8 mm was used as a substrate, and N, N-dimethyl polyamic acid, which is a precursor of polyimide No. 1 in Table 1, was placed on the substrate. The film thickness after heating the acetamide 15 wt% solution is 50μ
It was applied by a spin coating method so as to have a thickness of m. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form an optical waveguide layer. Next, an aluminum layer having a film thickness of 0.3 μm was formed by an electron beam vapor deposition machine. Next, a positive photoresist was applied by spin coating and then prebaked at 95 ° C. Next, the resist was irradiated with ultraviolet rays using a photomask having a line width of 50 μm and a length of 60 mm and an ultra-high pressure mercury lamp, and then developed using a developer for a positive type resist. Next, the aluminum layer was wet-etched by using the patterned resist as a mask to pattern the aluminum. After washing and drying, the patterned aluminum was used as a mask to etch the core layer with oxygen using a parallel plate type dry etching apparatus. After the etching was completed, the aluminum remaining on the core was removed. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form an optical waveguide layer. Finally, both ends of the optical waveguide were cut on the substrate together with the substrate with a band saw to process the input / output surface. In this way, a ridge type optical waveguide using polyimide on an aluminum alloy was obtained. Since this optical waveguide has a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even if it was allowed to stand at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0025】実施例26〜29 実施例25において使用した表1の番号1のポリイミド
の前駆体であるポリアミド酸のN,N−ジメチルアセト
アミド15wt%溶液の代りに表1の番号2〜8から選
ばれたポリイミド又はポリイミド共重合体の前駆体であ
るポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15w
t%溶液を用いて実施例25と同様の方法で、アルミニ
ウム合金上にポリイミドを用いたリッジ型光導波路が得
られた(表4)。これらの光導波路は基板との熱歪みが
小さいために作製後10日以上室温で放置しても基板か
らのはく離は生じなかった。
Examples 26 to 29 Instead of the 15 wt% N, N-dimethylacetamide solution of polyamic acid, which is the precursor of the polyimide No. 1 in Table 1 used in Example 25, selected from Nos. 2 to 8 in Table 1. N, N-dimethylacetamide of polyamic acid which is a precursor of polyimide or polyimide copolymer
A ridge type optical waveguide using polyimide on an aluminum alloy was obtained in the same manner as in Example 25 using the t% solution (Table 4). Since these optical waveguides have a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even when left at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0026】[0026]

【表4】 [Table 4]

【0027】実施例30 実施例26において光導波路層を形成する前に表1の番
号1のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸
のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を加熱
後の膜厚が50μmになるようにスピンコート法により
塗布した。この塗膜を最高350℃で熱処理をして下部
クラッド層を形成した。この上に表1の番号2のポリイ
ミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸のN,N−ジ
メチルアセトアミド15wt%溶液を加熱後の膜厚が1
0μmになるようにスピンコート法により塗布した。こ
の塗膜を最高350℃で熱処理をして光導波路層を形成
した。この後、実施例26において使用した線幅50μ
m、長さ60mmのフォトマスクの代りに線幅10μ
m、長さ60mmのフォトマスクを用いて実施例26と
同様の方法を行うことで、アルミニウム合金上にポリイ
ミドを用いた下部クラッド層とコア層からなるリッジ型
光導波路が得られた。これらの光導波路は基板との熱歪
みが小さいために作製後10日以上室温で放置しても基
板からのはく離は生じなかった。
Example 30 A film after heating a 15 wt% solution of N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide copolymer of No. 1 in Table 1, before forming an optical waveguide layer in Example 26. It was applied by spin coating so as to have a thickness of 50 μm. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form a lower clad layer. A 15 wt% N, N-dimethylacetamide solution of polyamic acid, which is a precursor of the polyimide copolymer of No. 2 in Table 1, was heated to a film thickness of 1
It was applied by spin coating so as to have a thickness of 0 μm. This coating film was heat-treated at a maximum of 350 ° C. to form an optical waveguide layer. After this, the line width used in Example 26 was 50 μm.
m, line width 10μ instead of 60mm photomask
By performing the same method as in Example 26 using a photomask having a length of m and a length of 60 mm, a ridge type optical waveguide including a lower clad layer and a core layer made of polyimide on an aluminum alloy was obtained. Since these optical waveguides have a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even when left at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0028】実施例31〜36 実施例30において下部クラッド層として使用した表1
の番号1のポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の
N,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液の代りに
表1の番号2〜8から選ばれたポリイミド共重合体の前
駆体であるポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミ
ド15wt%溶液を用い、またコア層として使用した表
1の番号2のポリイミド共重合体の前駆体であるポリア
ミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液
の代りに表1の番号2〜8から選ばれた下部クラッド層
より屈折率の大きいポリイミド共重合体の前駆体である
ポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15wt
%溶液を用いて実施例30と同様の方法で、アルミニウ
ム合金上にポリイミドを用いた下部クラッド層とコア層
からなるリッジ型光導波路が得られた(表5)。これら
の光導波路は基板との熱歪みが小さいために作製後10
日以上室温で放置しても基板からのはく離は生じなかっ
た。
Examples 31-36 Table 1 used as the lower cladding layer in Example 30
In place of the N, N-dimethylacetamide 15 wt% solution of the polyamic acid that is the precursor of the polyimide of No. 1, the polyamic acid N that is the precursor of the polyimide copolymer selected from Nos. 2 to 8 of Table 1, N-dimethylacetamide 15 wt% solution was used, and instead of the N, N-dimethylacetamide 15 wt% solution of polyamic acid, which is the precursor of the polyimide copolymer of No. 2 in Table 1 used as the core layer, the number of Table 1 was used. 15 wt% of N, N-dimethylacetamide of polyamic acid, which is a precursor of a polyimide copolymer having a refractive index larger than that of the lower clad layer selected from 2 to 8
% Solution was used in the same manner as in Example 30 to obtain a ridge-type optical waveguide composed of a lower clad layer and a core layer made of polyimide on an aluminum alloy (Table 5). Since these optical waveguides have small thermal strain with the substrate,
No peeling from the substrate occurred even if left at room temperature for more than one day.

【0029】[0029]

【表5】 [Table 5]

【0030】実施例37〜43 実施例30〜36において作製した下部クラッド層を有
するリッジ型光導波路の上に下部クラッド層と同じポリ
イミド又はポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミ
ド酸のN,N−ジメチルアセトアミド15wt%溶液を
加熱後の膜厚が50μmになるようにスピンコート法に
より塗布した。この塗膜を最高350℃で熱処理をして
上部クラッド層を形成した。最後に基板上の光導波路の
両端を基板と共にバンドソーで切断して入出射面を加工
した。このようにしてアルミニウム合金上にポリイミド
を用いた埋め込み型光導波路が得られた(表6)。この
光導波路は基板との熱歪みが小さいために作製後10日
以上室温で放置しても基板からのはく離は生じなかっ
た。
Examples 37 to 43 N, N of polyamic acid which is a precursor of the same polyimide or polyimide copolymer as the lower clad layer is formed on the ridge type optical waveguide having the lower clad layer prepared in Examples 30 to 36. A 15 wt% solution of dimethylacetamide was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 50 μm. This coating film was heat-treated at a maximum temperature of 350 ° C. to form an upper clad layer. Finally, both ends of the optical waveguide on the substrate were cut together with the substrate with a band saw to process the input / output surface. In this way, a buried optical waveguide using polyimide on the aluminum alloy was obtained (Table 6). Since this optical waveguide has a small thermal strain with the substrate, no peeling from the substrate occurred even if it was allowed to stand at room temperature for 10 days or more after fabrication.

【0031】[0031]

【表6】 [Table 6]

【0032】比較例1 実施例37において基板として用いたアルミニウム合金
の代りに直径3インチ、厚さ0.38mmのシリコン基
板を用いて実施例37と同様の方法でシリコン基板上に
ポリイミドを用いた埋め込み型光導波路を作製した。こ
の光導波路は作製終了してから10日後にポリイミドと
シリコンの熱膨張係数の差に基づく大きな熱歪みにより
基板とのはく離が生じた。
Comparative Example 1 Instead of the aluminum alloy used as the substrate in Example 37, a silicon substrate having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.38 mm was used, and polyimide was used on the silicon substrate in the same manner as in Example 37. An embedded optical waveguide was produced. This optical waveguide was peeled from the substrate 10 days after completion of the production due to a large thermal strain due to the difference in thermal expansion coefficient between polyimide and silicon.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の光導波路は、プラスチック光導
波路において熱歪みを小さくできることからはく離やク
ラックがなく、信頼性の高いプラスチック光導波路を高
い歩留りで提供できる効果がある。
Since the optical waveguide of the present invention can reduce the thermal strain in the plastic optical waveguide, it has an effect of providing a highly reliable plastic optical waveguide with high yield without peeling or cracking.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の平面型プラスチック光導波路を製造す
る方法の1例を示す工程図である。
FIG. 1 is a process drawing showing an example of a method for producing a planar plastic optical waveguide of the present invention.

【図2】本発明のスラブ型プラスチック光導波路を製造
する方法の1例を示す工程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing an example of a method for manufacturing a slab type plastic optical waveguide of the present invention.

【図3】本発明のリッジ型プラスチック光導波路を製造
する方法の1例を示す工程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing an example of a method for manufacturing a ridge-type plastic optical waveguide of the present invention.

【図4】本発明のリッジ型プラスチック光導波路を製造
する方法の他の例を示す工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing another example of the method for producing the ridge-type plastic optical waveguide of the present invention.

【図5】本発明の埋め込み型プラスチック光導波路の1
例の構造を示す断面図である。
FIG. 5: 1 of the embedded plastic optical waveguide of the present invention
It is sectional drawing which shows the structure of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2:光導波路層、3:下部クラッド層、4:
コア層、5:上部クラッド層、6:マスク層
1: substrate, 2: optical waveguide layer, 3: lower clad layer, 4:
Core layer, 5: upper clad layer, 6: mask layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 慎治 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Ando 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱膨張係数が1×10-5-1以上のプラ
スチックを用いた光導波路において、該光導波路の作製
基板が、1×10-5-1以上の熱膨張係数を有している
ことを特徴とするプラスチック光導波路。
1. In an optical waveguide using a plastic having a coefficient of thermal expansion of 1 × 10 −5 ° C. −1 or more, a substrate for producing the optical waveguide has a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −5 ° C. −1 or more. A plastic optical waveguide characterized in that
【請求項2】 該光導波路の作製基板が、金属板、又は
該金属を含む合金板である請求項1に記載のプラスチッ
ク光導波路。
2. The plastic optical waveguide according to claim 1, wherein the substrate for producing the optical waveguide is a metal plate or an alloy plate containing the metal.
【請求項3】 該光導波路の作製基板が、樹脂成形板で
ある請求項1に記載のプラスチック光導波路。
3. The plastic optical waveguide according to claim 1, wherein the substrate for producing the optical waveguide is a resin molding plate.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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