CN101349781A - 膜状光波导的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种膜状光波导的制造方法，无须切断和冲切就可以简单地获得单片的膜状光波导。在衬底上(1)划分与多个膜状光波导(W)对应的区域，针对每个该区域形成下包层(2)和其上的芯(3)而形成膜状光波导(W)，然后从上述衬底(1)分别剥离形成的各膜状光波导(W)。

Description

膜状光波导的制造方法
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膜状光波导的制造方法。
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。
作为光波导的制造方法，例如，提出了在衬底上连续地(以相邻的光波导之间无间隙的状态)形成多个光波导，然后通过切片等与衬底一起把相邻的光波导之间的边界切断，逐片(一个一个)得到的带衬底的光波导的方案(例如参照专利文献1)。另外，还提出了通过用膜作下包层，在该膜上形成芯和上包层，形成多个膜状光波导，从该膜体用冲切或激光一个个切断光波导，逐片得到膜状光波导的方法(例如参照专利文献2)。
[专利文献1]日本专利特开2003-172839号公报
[专利文献2]日本专利特开2006-154447号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
但是，在象上述那样用切断逐片获得光波导的方法中，使用切片或激光时由于必须一个个地切断，生产率低。尤其是，多种情况下光波导根据用途而整体形状复杂，沿该复杂的形状切断有困难，生产率低、而在使用冲切时，必须针对光波导的形状制作冲切用的模具，制造成本高。而且，切断时产生的切屑附着在光波导上，光波导的品质可靠性也下降。于是，这些方法在这一点尚有改善的余地。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种在无须切断和冲切就可以简单地获得单片的膜状光波导的膜状光波导的制造方法。
(解决问题用的技术方案)
为了实现上述目的，本发明的膜状光波导的制造方法，是一种在衬底上形成多个膜状光波导的膜状光波导的制造方法，在上述衬底上划分与多个膜状光波导对应的区域，针对每个该区域形成下包层和其上的芯而形成膜状光波导，然后从上述衬底分别剥离形成的各膜状光波导。
(发明效果)
本发明的膜状光波导的制造方法中，在衬底上划分与多个膜状光波导对应的区域，针对每个该区域形成膜状光波导。因此，通过从衬底分别剥离形成的各膜状光波导，可以逐片得到膜状光波导。即，本发明的膜状光波导的制造方法中，逐片得到膜状光波导时无须切断和冲切。结果，切屑不会附着在光波导上，光波导的可靠性也不会下降。而且，可以提高生产率，抑制制造成本。另外，即使膜状光波导的形状复杂，也可以简单地从衬底上剥离衬底上形成的膜状光波导，所以不会发生膜状光波导的形状导致的生产率低。
尤其是，在上述下包层通过如下形成时，即，在上述衬底的大致整个表面上形成感光性树脂层，选择性地曝光与上述被划分的区域对应的上述感光性树脂层的部分，把该曝光部分形成为下包层，由于在衬底上一次完成与各膜状光波导对应的各个下包层的形成，可以高效率地形成下包层。另外，上述衬底上的“大致整个表面”指形成膜状光波导的区域。
而且，在上述芯的端部形成为透镜部时，具有无须另行设置外部透镜，且高效率地抑制从芯射出的光的发散的效果、或使向芯入射的光高效率地会聚的效果。
附图说明
图1(a)～1(c)示意性地示出了本发明的膜状光波导的制造方法的一个实施方式中的下包层的形成方法的说明图。
图2(a)～2(c)示意性地示出了上述膜状光波导的制造方法的一个实施方式中的芯的形成方法的说明图。
图3(a)～3(c)示意性地示出了上述膜状光波导的制造方法的一个实施方式中的上包层的形成方法的说明图。
图4(a)、(b)是示意性地示出了上述膜状光波导的制造方法的一个实施方式中的从衬底剥离膜状光波导的说明图。
(符号说明)
W、膜状光波导
1、衬底
2、下包层
3、芯
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1～4示出了本发明的膜状光波导的制造方法的一个实施方式。在该实施方式中，简单地说，在衬底1上通过针对划分好的各个区域形成下包层2〔参照图1(c)〕，在该各下包层2上形成芯3〔参照图2(c)〕后，形成覆盖该芯3的上包层4〔参照图3(c)〕，在衬底1上形成多个由下包层2、芯3和上包层4构成的膜状光波导W，使相邻膜状光波导W之间留有间隙，然后从上述衬底1上分别把形成的各膜状光波导W剥离的方法。
如果更详细地说明，则本发明的光波导的制造方法，例如，如下地进行。
首先，如图1(a)～1(c)所示，在上述衬底1上针对划分好的各个区域形成下包层2。即，首先准备上述衬底1〔参照图1(a)〕。作为该衬底1并没有特别限定，作为其形成材料可以列举例如玻璃、石英、硅、树脂、金属等。另外，衬底1的厚度并没有特别限定，但通常设定在20μm～5mm的范围内。
接着，如图1(a)所示那样，在上述衬底1的整个表面上涂敷通过把作为下包层2的形成材料的感光性树脂溶解于溶剂中得到的清漆。该清漆的涂敷，例如通过旋涂法、浸涂法、浇注法、注射法、喷墨法等来进行。接着，通过50～120℃×10～30分钟的加热处理将其干燥。由此形成在下包层2上形成的感光性树脂层2a。该感光性树脂层2a的厚度通常被设定在5～50μm的范围内。
然后，如图1(b)所示，在上述感光性树脂层2a的上方配置形成有与下包层2的图案相对应的开口图案的曝光掩模M1，隔着该曝光掩模M1利用照射线L1对上述感光性树脂层2a进行曝光。作为上述曝光用的照射线L1，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，为了结束光反应而进行加热处理。该加热处理在80～250℃，优选为100～200℃，10秒～2小时，优选为5分～1小时，的范围内进行。
然后，如图1(c)所示，通过使用显影液进行显影，溶解并去除上述感光性树脂层2a中的未曝光部分，把残存的感光性树脂层2a形成为下包层2的图案(针对划分好的各个区域)。该下包层2的图案为并排设置多个残存的感光性树脂层2a，相邻的残存感光性树脂层2a之间留有间隙。而且，上述显影可以利用例如浸渍法、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感光性树脂组合物的组成而适当选择。
上述显影后，通过加热处理去除形成为下包层2的图案的残余感光性树脂层2a中的显影液。该加热处理，通常在80～120℃×10～30分钟的条件下进行。由此，形成为上述下包层2的图案的残余感光性树脂层2a分别形成为下包层2。
接着，如图2(a)～2(c)所示那样，在上述下包层2上形成芯3。即，首先，如图2(a)所示，在上述下包层2覆盖的衬底1上，形成要形成为芯3〔参照图2(c)〕的感光性树脂层3a。该感光性树脂层3a的形成与图1(a)中说明过的在下包层2上形成的感光性树脂层2a的形成方法同样地进行，其厚度(下包层2上的厚度)通常被设定在5～30μm的范围内。该芯3的形成材料，采用折射率比上述下包层2以及下述上包层4〔参照图3(c)〕的形成材料更大的材料。该折射率的调整能够通过例如选择上述下包层2、芯3、上包层4的各形成材料的种类或调整组成比率来进行。
接着，如图2(b)所示，在上述感光性树脂层3a的上方配置形成有与芯3〔参照图2(c)〕的图案相对应的开口图案的曝光掩模M2，隔着该曝光掩模M2利用照射线L2对上述感光性树脂层3a进行曝光后，进行加热处理。该曝光和加热处理与图1(b)中说明过的下包层2的形成方法同样地进行。
然后，如图2(c)所示，通过使用显影液进行显影，溶解并去除感光性树脂层3a中的未曝光部分，把残存在下包层2上的感光性树脂层3a形成为芯3的图案。然后，通过加热处理去除该残余感光性树脂层3a中的显影液，形成芯3。上述显影和加热处理与图1(c)中说明过的下包层2的形成方法同样地进行。另外，在该实施方式中，通过上述曝光和显影把芯3的两端部形成为在平面视图上呈凸形状的透镜部。其一端部的透镜部使入射到芯3的光会聚，另一端部的透镜部抑制从芯3射出的光的发射。
然后，如图3(a)～3(c)所示那样，在上述下包层2上形成上包层4。即，首先，如图3(a)所示，在上述芯3和上述下包层2覆盖的衬底1上，形成要形成为上包层4〔参照图3(c)〕的感光性树脂层4a。该感光性树脂层4a的形成与图1(a)中说明过的在下包层2上形成的感光性树脂层2a的形成方法同样地进行，其厚度(下包层2上的厚度)通常被设定在20～100μm的范围内。
然后，如图3(b)所示，在上述感光性树脂层4a的上方配置形成有与上包层4〔参照图3(c)〕的图案相对应的开口图案的曝光掩模M3，隔着该曝光掩模M3利用照射线L3对上述感光性树脂层4a进行曝光后，进行加热处理。该曝光和加热处理与图1(b)中说明过的下包层2的形成方法同样地进行。
然后，如图3(c)所示，通过使用显影液进行显影，溶解并去除上述感光性树脂层4a中的未曝光部分，把残存在下包层2上的感光性树脂层4a形成为上包层4的图案。然后，通过加热处理去除该残余感光性树脂层4a中的显影液，形成上包层4。上述显影和加热处理与图1(c)中说明过的下包层2的形成方法同样地进行。另外，在该实施方式中，在芯3的两端部的与透镜部对应的部分上不形成上包层4(透镜部从上包层4的端面突出)。
这样，可以在衬底1上形成多个由下包层2、芯3和上包层4构成的膜状光波导W，相邻膜状光波导W之间留有间隙。这时，通过适当设定曝光掩模M1、M2、M3的开口图案的形状，可以形成复杂形状的膜状光波导W。
然后，如图4(a)、4(b)所示，从衬底1剥离上述膜状光波导W。即，首先，如图4(a)所示，使衬底1的下表面与真空吸引台V对接，利用空气吸附固定衬底1。接着，用真空吸附机(未图示)吸附各上包层4的上表面，在该状态下抬起该吸附部分。由此，如图4(b)所示，在各上包层4以及与该上包层4对应的芯3和下包层2粘接的状态下，从衬底1剥离各膜状光波导W的下包层2。这里，衬底1与下包层2之间的粘结力因其形成材料比上包层4与芯3和下包层2之间的粘结力以及芯3与下包层2之间的粘结力更弱，通过上述操作能够简单地进行剥离。由此，无须切断就可以逐片地获得膜状光波导W。
另外，在上述实施方式中，在下包层2的形成中，作为下包层2的形成材料使用感光性树脂，通过曝光和显影进行该下包层2的图案形成(被划分好的各区域的形成)，但并不仅限于此。例如，也可以作为下包层2的形成材料使用聚酰亚胺树脂、环氧树脂等的热硬化性树脂，进行下包层2的图案形成时，在衬底1上载置与该图案对应的模具框，在该模具框内涂敷把上述热硬化性树脂溶解在溶剂中得到的清漆后，通过加热处理(通常，300～400℃×60～180分钟)进行硬化等，形成下包层2。
另外，在上述实施方式中，在芯3的两端部形成了透镜部，但也可以只在芯3的一端部形成透镜部，还可以在芯3的两端部都不形成透镜部。而且，在上述实施方式中，在芯3的两端部(与透镜部对应的部分)未形成上包层4，但也可以形成上包层4。
另外，在上述实施方式中，在从衬底1剥离上述膜状光波导W时，利用空气吸附固定衬底1，但可以用其它固定方法，例如，也可以简单地用于指或夹具等按压在衬底1上的未形成膜状光波导W的部分。
另外，在上述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地构成膜状光波导。
下面，对实施例进行说明。但本发明并不限定于实施例。
[实施例1]
〔下包层以及上包层的形成材料〕
通过混合9，9-二[(4-羟乙氧基)苯基]芴缩水甘油醚(成分A)35重量份、脂环式环氧即3，4-环氧己烯基甲基-3’，4’-环氧己烯碳酸酯(ダィセル化学公司制造、セロキサィド2021P)(成分B)40重量份、具有氧化环己烯骨架的脂环式环氧树脂(ダィセル化学公司制造、セロキサィド2081)(成分C)25重量份、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(光氧产生剂：成分D)2重量份，调制下包层以及上包层的形成材料。
〔芯的形成材料〕
通过将上述成分A：70重量份、1，3，3-三(4-(2-(3-氧环丁基)丁氧基苯基)丁烷：30重量份、上述成分D：0.5重量份溶解在乳酸乙酯中，调制芯的形成材料。
〔膜状光波导的制作〕
在玻璃衬底(厚度1.0mm)的整个表面上，用旋涂法涂敷了上述下包层的形成材料以后，进行100℃×15分钟的干燥处理，形成感光性树脂层。接着，隔着形成有与要形成的下包层的图案相同形状的开口图案的合成石英类的曝光掩模，进行利用2000mJ/cm2的紫外线照射的曝光后，进行150℃×60分钟的加热处理。接着，通过采用γ-丁内酯水溶液进行显影，在将未曝光部分溶解去除以后，通过进行100℃×15分钟的加热处理，而形成下包层(厚度25μm)。
接着，在覆盖上述下包层的玻璃衬底上，用旋涂法涂敷了上述芯的形成材料以后，进行100℃×15分钟的干燥处理，形成感光性树脂层。接着，在该感光性树脂层上方，配置形成有与芯的图案相同形状的开口图案的合成石英类的曝光掩模。然后，从其上方用接触曝光法进行利用4000mJ/cm2的紫外线照射的曝光后，进行120℃×15分钟的加热处理。接着，通过采用γ-丁内酯水溶液进行显影，在将未曝光部分溶解去除以后，通过进行120℃×30分钟的加热处理，而形成芯(厚度24μm)。通过上述曝光和显影，把芯的两端部形成为在平面视图上呈凸形状的透镜部。
然后，在覆盖上述芯和下包层的玻璃衬底上，用旋涂法涂敷了上述上包层的形成材料以后，进行100℃×15分钟的干燥处理，形成感光性树脂层。接着，在该感光性树脂层上方，使形成有与上包层的图案相同形状的开口图案的合成石英类的曝光掩模定位。然后，从其上方用接触曝光法进行利用2000mJ/cm2的紫外线照射的曝光后，进行150℃×60分钟的加热处理。接着，通过采用γ-丁内酯水溶液进行显影，在将未曝光部分溶解去除以后，通过进行100℃×15分钟的加热处理，而形成上包层(厚度35μm)。
然后，使上述衬底的下表面对接到真空吸引台，利用空气吸附固定玻璃衬底。接着，用真空吸附机(TAIYO公司制造，TUS-B)吸附各上包层的上表面，在该状态下抬起该吸附部分，由此，在各上包层以及与该上包层对应的芯和下包层粘接的状态下，从衬底剥离各膜状光波导的下包层。这样，无须切断就可以逐片地获得依此层叠下包层、芯和上包层而成的膜状光波导。

Claims (3)

1.一种膜状光波导的制造方法，形成多个膜状光波导，其特征在于：在衬底上划分与多个膜状光波导对应的区域，针对每个该区域形成下包层和其上的芯从而形成膜状光波导，然后从上述衬底分别剥离形成的各膜状光波导。
2.根据权利要求1所述的膜状光波导的制造方法，其中，上述下包层通过如下形成，即，在上述衬底的大致整个表面上形成感光性树脂层，选择性地曝光上述感光性树脂层的与上述被划分的区域对应的部分，把该曝光部分形成为下包层。
3.根据权利要求1或2所述的膜状光波导的制造方法，其中，上述芯的端部形成为透镜部。
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