CN101299080A - 光波导 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光波导,可以减少制造时的工时以及降低制造成本。该光波导是在衬底(1)上形成有作为光的通路的芯(3)的光波导,上述芯(3)的至少一部分被金属膜(A)覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及广泛应用于光通信、光信息处理以及其他一般光学领域的光波导。
背景技术
光波导被组合在光波导设备、光学集成电路、光布线衬底等光学设备中,广泛应用于光通信、光信息处理以及其他一般光学领域。光波导通常将作为光的通路的芯形成为预定图案,并以覆盖该芯的方式形成下包层和上包层(例如参照专利文献1)。此种光波导如图6所示。图6中,在衬底1上顺序形成下包层2、芯3、上包层4而构成光波导。
上述芯3的折射率设定为大于下包层2以及上包层4的折射率,由此,可以使通过芯3内的光不会向外部漏出。这些芯3、下包层2以及上包层4通常由合成树脂构成,其中,当由感光树脂构成时,在形成时需要分别进行液体材料的涂敷、曝光、显影以及干燥各工序。
[专利文献1]日本专利特开2005-165138号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
但是,如果当分别形成上述芯3、下包层2以及上包层4时,每次都要进行上述涂敷、曝光、显影以及干燥等各工序,则需要很多工时,制造成本也变高。在这一点,尚有改善的余地。
本发明就是鉴于上述情况而进行的,其目的在于提供一种可以实现减少制造时的工时和降低制造成本的光波导。
(解决问题用的技术方案)
为了达成上述目的,本发明的光波导在衬底上形成有作为光的通路的芯,采用上述芯的至少一部分被金属膜覆盖的结构。
(发明效果)
本发明的光波导中,由于芯的至少一部分被金属膜覆盖,所以没有必要在该部分上形成包层(下包层以及上包层的至少一个)。上述金属膜的形成可以通过例如溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法等的任一种而形成,能够以少于形成包层的工时用金属膜覆盖芯的至少一部分。因此,可以相应地减少制造光波导时的工时,结果可以实现降低制造成本。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的光波导的第1实施方式的剖面图。
图2(a)~(e)是示意性地示出上述第1实施方式的光波导的制造方法的剖面图。
图3是示意性地示出本发明的光波导的第2实施方式的剖面图。
图4是示意性地示出本发明的光波导的第3实施方式的剖面图。
图5是(a)~(c)是示意性地示出上述第3实施方式的光波导的制造方法的剖面图。
图6是示意性地示出现有技术的光波导的剖面图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1示出本发明的光波导的第1实施方式。该实施方式的光波导中,在平板状的衬底1的表面上形成金属膜A,在该金属膜A的表面上以预定的图案形成多个芯3,以包含该芯3的方式形成上包层4。并且,芯3的底面所接触的金属膜A的表面部分作为使通过芯3的光反射的反射面发挥作用。
对这种光波导的制造方法进行说明。
首先,如图2(a)所示地准备上述衬底1。作为该衬底1并没有特别限定,可以列举例如树脂衬底、玻璃衬底、硅衬底等。作为上述树脂衬底的形成材料,可以列举例如聚萘二甲酸乙二酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等。另外,上述衬底1的厚度并没有特别限定,但通常设定在20μm(薄膜状衬底)~5mm(板状衬底)的范围内。
接着,在该衬底1的表面上通过例如溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法等中的任一种形成上述金属膜A。作为形成该金属膜A的形成材料,可以列举例如银、铝、镍、铬、铜等以及含有这些元素中的2种以上的元素合金材料等。金属膜A的厚度并没有特别限定,但通常设定在0.1~0.5μm的范围内。
下面,如图2(b)所示,在上述金属膜A的表面上形成通过后面的选择曝光而成为芯3(参照图2(d))的树脂层3a。作为该树脂层3a的形成材料,通常可以列举光聚合树脂,并使用其折射率大于下述上包层4(参照图2(e))的形成材料的折射率的材料。该折射率的调整可以通过例如调整芯3、上包层4的各形成材料的种类的选择和组成比例来进行。而且,上述树脂层3a的形成并没有特别限定,可以通过例如在金属膜A上涂敷将光聚合树脂溶解于溶剂中而成的清漆之后进行干燥来进行。上述清漆的涂敷通过例如旋涂法、浸涂法、铸涂法、喷射法、喷墨法等进行。另外,上述干燥通过50~120℃×10~30分钟的加热处理来进行。另外,为了改善金属膜A与芯3(参照图2(d))的粘合性,也可以在形成上述树脂层3a前,在金属膜A的表面上进行底涂树脂处理、偶联剂处理等。
然后,如图2(c)所示,用具有透光性的覆盖膜C覆盖上述干燥了的树脂层3a的表面,在其上设置形成有与所希望的芯3(参照图2(d))的图案相对应的开口图案的光掩模M。然后,隔着上述光掩模M以及覆盖膜C,利用照射线对上述树脂层3进行曝光。该被曝光的部分以后成为芯3。作为曝光用的照射线,可以使用例如可见光、紫外线、红外线、X射线、α射线、β射线、γ射线等。优选地,使用紫外线。这是因为:如使用紫外线,则可以以较大的能量进行照射,从而获得较快的硬化速度,而且照射装置也小型且便宜,可以实现降低制造成本。作为紫外线的光源,可以列举例如低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等,紫外线的照射量通常为10~10000mJ/cm2,优选为50~3000mJ/cm2。
在上述曝光后,为了完成结束光反应而进行加热处理。该加热处理在80~250℃下,优选在100~200℃下,在10秒~2小时,优选5分~1小时的范围内进行。然后,通过使用显影液进行显影,溶解并去除树脂层3a中的未曝光部分,对树脂层3a进行图案形成(参照图2(d))。然后,通过加热处理去除该进行了图案形成的树脂层3a中的显影液,如图2(d)所示,形成芯3的图案。该加热处理,通常在80~120℃×10~30分钟的条件下进行。另外,各芯3的厚度通常在多模光波导的情况下设定为20~100μm,在单模光波导的情况下设定为2~10μm。而且,上述显影可以利用例如浸涂法、喷雾法、搅拌法等。另外,作为显影剂,可以使用例如有机类溶剂、含有碱性水溶液的有机类溶剂等。这种显影剂以及显影条件可根据光聚合树脂组合物的组成而适当选择。
接着,如图2(e)所示,以包含上述芯3的方式形成上包层4。作为该上包层4的形成材料,可以列举例如聚酰亚胺树脂、环氧树脂、光聚合树脂等。而且,该上包层4的形成方法并没有特别限定,例如通过以包含上述芯3的方式涂敷将上述树脂溶解于溶剂中而成的清漆之后,进行硬化来进行。上述清漆的涂敷,通过例如旋涂法、浸涂法、铸涂法、喷射法、喷墨法等进行。另外,上述硬化,根据上包层4的形成材料及厚度而适当进行,例如,采用聚酰亚胺树脂作为上包层4的形成材料时,通过300~400℃×60~180分钟的加热处理来进行,采用光聚合树脂作为上包层4的形成材料时,在照射1000~5000mJ/cm2的紫外线后,通过80~120℃×10~30分钟的加热处理来进行。并且,上包层4的厚度通常在多模光波导的情况下设定为5~100μm,在单模光波导的情况下设定为1~20μm。
如此,在衬底1的表面上形成由金属膜A、芯3和上包层4构成的光波导(参照图1)。
另外,在该第1实施方式中形成了上包层4,但该上包层4并不是必需的,也可以根据具体情况而不形成上包层4地构成光波导。
图3示出本发明的光波导的第2实施方式。该第2实施方式的光波导是在上述第1实施方式的光波导中不形成上包层4(参照图1),而代之以形成第2金属膜B。除此之外的部分与上述第1实施方式相同,并对相同的部分赋予相同的标记。并且,在该第2实施方式的光波导中,芯3的底面所接触的金属膜A的表面部分、以及芯3的侧面和顶面所接触的金属膜B的表面部分,也作为使通过芯3的光反射的反射面发挥作用。
该第2实施方式的光波导的制造方法如下:首先,与上述第1实施方式相同地(参照2(a)~(d))在衬底1上顺序形成(第1)金属膜A以及芯3(参照2(d));然后,如图3所示,在芯3的侧面和顶面上与(第1)金属膜A的形成方法(例如,溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法等)相同地形成第2金属膜B。作为该第2金属膜B的形成材料,可以列举与上述(第1)金属膜A相同的形成材料(例如,银、铝、镍、铬、铜等),其中该第2金属膜B的形成材料既可以与上述(第1)金属膜A的形成材料相同,也可以不同。如此,得到第2实施方式的光波导。
图4示出本发明的光波导的第3实施方式。该第3实施方式的光波导是在上述第2实施方式的光波导中不形成(第1)金属膜A,而代之以形成下包层2。除此之外的部分与上述第2实施方式相同,对相同的部分赋予相同的标记。并且,在该第3实施方式的光波导中,芯3的侧面以及顶面接触的金属膜B的表面部分也作为使通过芯3的光反射的反射面发挥作用。
该第3实施方式的光波导的制造方法如下:首先,如图5(a)所示,在上述衬底1的表面上形成下包层2。作为该下包层2的形成材料,可以列举与上述上包层4(参照图2(e))相同的材料(例如,聚酰亚胺树脂、环氧树脂、光聚合树脂等),其中该下包层2的形成材料既可以与上述上包层4的形成材料相同,也可以不同。并且,下包层2的形成方法也与上述上包层4同样地进行。即,在上述衬底1的表面上通过上述旋涂法等涂敷以后成为下包层2的清漆之后,利用聚酰亚胺树脂作为下包层2的形成材料,此时进行了加热处理;在利用光聚合树脂时在照射紫外线后进行加热处理。由此形成下包层2。并且,下包层2的厚度通常在多模光波导的情况下设定为5~50μm,在单模光波导的情况下设定为1~20μm。接着,在上述下包层2的表面上,如图5(b)所示,与上述第1、第2实施方式相同地(参照图2(b)~(d))形成芯3,之后,如图5(c)所示,与上述第2实施方式相同地(通过例如溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法等)形成(第2)金属膜B。如此得到第3实施方式的光波导。
下面,对实施例进行说明。但本发明并不限定于此。
[实施例1]
(上包层的形成材料)
通过混合35重量份的9,9-二[(4-羟乙氧基)苯基]芴缩水甘油醚(成分A)、40重量份的3,4-环氧己烯基甲基-3’,4’-环氧己烯碳酸酯(成分B)、25重量份的脂环式环氧树脂(ダイセル化学公司制造,セロキサイド 2021P)(成分C)、1重量份的4,4’-二[二(β羟乙氧基)苯基锍基]苯基硫醚-二-六氟锑酸盐的50%戊酮碳酸酯溶液(光氧发生剂:成分D),调制上包层的形成材料。
(芯的形成材料)
通过把70重量份的上述成分A、30重量份的1,3,3-三(4-(2-(3-氧环丁基)丁氧基苯基)丁烷、0.5重量份的上述成分D溶解在28重量份的乳酸乙酯中,调制芯的形成材料。
(光波导的制作)
首先,在聚萘二甲酸乙二酯薄膜(衬底:100mm×100mm×188μm(厚度))的表面上,通过溅射形成银(Ag)膜(厚度0.15μm)。
然后,在上述银(Ag)膜的表面上,通过旋涂法来涂敷芯的形成材料之后,进行100℃×5分钟的加热处理。接着,在其表面上设置具有透光性的聚碳酸酯制的覆盖膜(厚度40μm),在其覆盖膜表面上进一步设置形成了开口图案(芯图案)的合成石英类的光掩模。然后,从其上方以4000mJ/cm2照射紫外线。接着,去除上述光掩模和覆盖膜后,进行80℃×15分钟的加热处理。接下来,通过利用γ-丁内酯水溶液进行显影来去除未曝光部分后,通过进行100℃×15分钟的加热处理来形成芯(厚度50μm)。
接着,以包含上述芯的方式通过旋涂法涂敷上述上包层的形成材料后,以2000mJ/cm2照射紫外线。接着,通过进行120℃×15分钟的加热处理来形成上包层(从下包层表面算起的厚度为70μm)。
如此,可以制造在衬底上顺序层叠了银(Ag)膜、芯以及上包层而构成的光波导(参照图1)。
[实施例2]
在上述实施例1中,作为金属膜,不采用银(Ag)膜,而代之以通过溅射法形成铝(Al)膜(厚度0.15μm)。除此之外与上述实施例1相同。由此,可以制造在衬底上顺序层叠铝(Al)膜、芯以及上包层而构成的光波导(参照图1)。
[实施例3]
在上述实施例1中,不采用上包层,而代之以通过溅射法在上述芯的侧面以及顶面上形成(第2)银(Ag)膜(厚度0.15μm)。除此之外与上述实施例1相同。由此,可以制造在上述衬底上顺序层叠了银(Ag)膜、芯以及(第2)银(Ag)膜而构成的光波导(参照图3)。
[实施例4]
在上述实施例1中,不采用上包层,而代之以通过溅射法在上述芯的侧面以及顶面上形成铝(Al)膜(厚度0.15μm)。除此之外与上述实施例1相同。由此,可以制造在上述衬底上顺序层叠了银(Ag)膜、芯以及铝(Al)膜而构成的光波导(参照图3)。
[实施例5]
(光波导的制作)
首先,在与上述实施例1相同的聚萘二甲酸乙二酯薄膜的表面上,通过旋涂法涂敷与上述实施例1的上包层的形成材料相同的材料后,以2000mJ/cm2照射紫外线。接着,通过进行100℃×15分钟的加热处理,形成下包层(厚度20μm)。
然后,在上述下包层的表面上,通过旋涂法来涂敷上述实施例1的芯的形成材料之后,进行100℃×15分钟的干燥处理。接着,在其表面上设置具有透光性的聚碳酸酯制的覆盖膜(厚度40μm),进一步在其覆盖膜的表面上设置形成了开口图案(芯图案)的合成石英类的光掩模。然后,从其上方以4000mJ/cm2照射紫外线。接着,在去除上述光掩模和覆盖膜后,进行80℃×15分钟的加热处理。接下来,通过利用γ-丁内酯水溶液进行显影来去除未曝光部分后,通过进行100℃×15分钟的加热处理来形成芯(厚度50μm)。
接着,在上述芯的侧面以及顶面上,通过溅射法形成银(Ag)膜(厚度0.15μm)。
如此,可以制造在上述衬底上顺序层叠了下包层、芯以及银(Ag)膜而构成的光波导(参照图4)。
Claims (4)
1.一种光波导,其在衬底上形成有作为光的通路的芯,其特征在于,上述芯的至少一部分被金属膜覆盖。
2.根据权利要求1所述的光波导,其中,上述芯的底面为与形成在衬底表面上的金属膜相接触的状态。
3.根据权利要求2所述的光波导,其中,上述芯的侧面和顶面为被金属膜覆盖的状态。
4.根据权利要求1所述的光波导,其中,上述芯以与下包层的表面相接触的状态形成,且上述芯的侧面以及顶面为被金属膜覆盖的状态。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081105 |