CN101907740A - 光波导路的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光波导路的制造方法。由于以往的石英制的成形模(34)的机械强度较弱，所以无法在下敷层(32)上以较强的压力按压。因此，在成形模和下敷层之间容易产生间隙(42)。紫外线固化液状树脂(37)渗透到间隙中，在上敷层(41)的周边形成毛刺(43)。而且，上敷层的厚度比设计值厚。在本发明中，在模具(15)的凹部(16)中填充能够形成上敷层(14)的紫外线固化液状树脂(17)。使填充于模具的凹部中的紫外线固化液状树脂与芯(13)和下敷层(12)紧密贴合。对基材(11)和模具施加压力(23)，使下敷层和模具紧密贴合后，从基材侧照射紫外线(24)，使紫外线固化液状树脂固化，之后，去除上述模具。

Description

光波导路的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光传播效率高的光波导路的制造方法。
背景技术
公知有将上敷层的顶端成形为透镜状的光波导路(例如，专利文献1)。参照图4说明这样的光波导路的以往的制造方法。图4是利用以往的制造方法制造光波导路30的各个工序中的光波导路30的剖视图。
首先，如图4的(a)所示，在基板31的正面的规定区域形成下敷层32。接着，在下敷层32的正面形成芯33。下敷层32的形状是与基板31的形状大致相同并覆盖基板31整体的平板。芯33是用直线或曲线的细线形成图案的。芯33成为光的通路。
接着，如图4的(b)所示，将成形模34盖在芯33及下敷层32上。例如将药剂用针36插入成形模34的通孔35中，通过药剂用针36注入紫外线固化液状树脂37。成形模34是石英制品，以透过紫外线38。成形模34的内表面34a形成所希望的透镜39的底片型(与透镜39的形状相反，以形成透镜39)。图中，记号◎40表示透镜39的中心。
接着，如图4的(c)所示，透过成形模34照射紫外线38，使紫外线固化液状树脂37固化。
最后，如图4的(d)所示，去除成形模34，能得到希望形状的上敷层41，完成光波导路30。上敷层41的顶端沿着成形模34的内表面成为希望形状的透镜39。
但是，由于石英制的成形模34的机械强度较弱，所以在图4的(b)的工序中，无法在下敷层32上以较强的压力按压成形模34。因此，在成形模34和下敷层32之间容易产生间隙42。在注入紫外线固化液状树脂37时，紫外线固化液状树脂37渗透到成形模34和下敷层32之间的间隙42中。
渗透到间隙42中的紫外线固化液状树脂37因被图4的(c)的紫外线38的照射而固化，在上敷层41的周边形成毛刺43。此外，即使不形成毛刺43，上敷层41的厚变也比设计值厚。
参照图5说明在这样情况下所产生的问题。
图5的(a)是在成形模34和下敷层32之间没有间隙42的情况下制成的光波导路30的剖视图。上敷层41的顶端的透镜39的中心40(◎)位于设计位置。从芯33射出的光44在透镜39处折射，从透镜39射出时，成为希望的平行光45。
图5的(b)是在成形模34和下敷层32之间有间隙42的情况下制成的光波导路30的剖视图。在上敷层41的周边形成有毛刺43，并且上敷层41的顶端的透镜39的中心40(◎)从设计位置向上方偏离。因此，从芯33射出的光44从透镜39射出时，不成为希望的平行光，而成为散射光46。因此，光波导路30的光传播效率降低。
专利文献1：日本特开2008-281654号公报
在以往的制造方法中，由于石英制的成形模34机械强度较弱，所以无法在下敷层32上以较强的压力按压成形模34。因此，在成形模34和下敷层32之间容易产生间隙42。
若成形模34和下敷层32之间有间隙42，则紫外线固化液状树脂37渗透到间隙42中，在上敷层41的周边形成毛刺43。即使不形成毛刺43，上敷层41的厚变也比设计值厚。
由此，上敷层41的顶端的透镜39的中心40(◎)偏离设计位置。因此，从芯33射出的光44从透镜39射出时，不成为希望的平行光45，而成为散射光46。因此，光波导路30的光传播效率降低。
发明内容
本发明的要旨如下。
(1)本发明的制造方法是光波导路的制造方法，该光波导路包括：能透过紫外线的基材；形成在基材上的下敷层；形成在下敷层上的芯；以覆盖芯的方式形成在下敷层上的上敷层。该光波导路的制造方法包括以下工序A～C。在工序A中，在具有凹部的模具的凹部中填充能够形成上敷层的紫外线固化液状树脂。在工序B中，使芯和下敷层紧密贴合于填充于模具的凹部中的紫外线固化液状树脂。在工序C中，一边对基材和模具施加压力，使下敷层和模具紧密贴合，一边从基材侧照射紫外线，使紫外线固化液状树脂固化，或者在对基材和模具施加压力，使下敷层和模具紧密贴合后，从基材侧照射紫外线，使紫外线固化液状树脂固化，之后，去除模具。
(2)本发明的制造方法中的基材是环烯类树脂薄膜或酯类树脂薄膜。
(3)本发明的制造方法中的模具的材料是金属。
(4)本发明的制造方法中的模具的材料是铝、铝合金、镍、镍合金、铁、铁合金中的任一种。
(5)本发明的制造方法中的上敷层的端面是截面为1/4圆面形的长条透镜。。
(6)本发明的制造方法中的压力是0.01MPa～10MPa。
(7)本发明的制造方法中，在使下敷层和模具紧密贴合了时，下敷层和模具之间的间隙是5μm以下。
(8)本发明的制造方法中的工序B中，使由芯、下敷层、基材构成的层叠体吸附于具有至少2个吸附部件的保持架，接着，解除吸附部件中一个吸附部件的吸附，使层叠体呈弓形地使芯和下敷层与紫外线固化液状树脂部分地接触，接着，解除剩下的吸附部件的吸附，使芯及下敷层与紫外线固化液状树脂完全接触。
由本发明的制造方法制造的光波导路的上敷层的尺寸、形状为设计值。例如，上敷层的顶端的长条透镜的尺寸、形状形成为与设计值相同。因此，从芯的端部射出的光从光波导路射出到外部时，利用长条透镜成为平行光。因此，由本发明的制造方法所获得的光波导路的光传播效率高。
附图说明
图1中，(a)是本发明的制造方法的工序A的说明图，(b)是本发明的制造方法的工序B的说明图，(c)和(d)是本发明的制造方法的工序C的说明图，(e)是由本发明的制造方法所获得的光波导路的示意图。
图2的(a)～(c)是在本发明的制造方法中，使芯、下敷层、基材的层叠体接触填充于模具的凹部中的紫外线固化液状树脂的工序顺序的说明图。
图3是由本发明的制造方法所获得的光波导路的示意图。
图4的(a)～(c)是以往的制造方法的工序顺序的说明图，(d)是由以往的制造方法所获得的光波导路的示意图。
图5中，(a)是在成形模和下敷层之间没有间隙的情况下，制成的光波导路的剖视图，(b)是在成形模和下敷层之间有间隙的情况下，制成的光波导路的剖视图。
具体实施方式
本发明的制造方法
如图1所示，本发明的制造方法是光波导路10的制造方法，该光波导路10包括：透过紫外线的基材11；形成在基材11上的下敷层12；形成在下敷层12上的芯13；覆盖芯13地形成在下敷层12上的上敷层14。
本发明的制造方法按顺序包括以下的工序A～C。在工序A～C之间也可以包括其他的工序。
工序A
如图1的(a)所示，在工序A中，在具有凹部的模具15的凹部16中填充能够形成上敷层14的紫外线固化液状树脂17。
模具15是为了将上敷层14成形为任意的形状(例如透镜形状)而被使用的。模具15的凹部16的形状和大小按照上敷层14的形状适当决定。
本发明的制造方法中所用的模具15需要一定的机械强度。因此，在模具15的材料中，例如应用铝(合金)、镍(合金)、铁(合金)等金属。
所谓上述的紫外线固化液状树脂17，是指在室温下流动，但由于照射紫外线而固化，变化成为难溶解难熔融的稳定状态的树脂。紫外线固化液状树脂17通常包含利用光化学作用聚合的光聚合性预聚物，任意包含反应性稀释剂、光聚合引发剂、溶剂、流平剂等。
工序B
如图1(b)所示，在工序B中，使形成在基材11上的下敷层12和形成在下敷层12上的芯13与填充于模具15的凹部16中的紫外线固化液状树脂17接触。
基材11透过紫外线。基材11的、波长365nm的紫外线透过率优选是65％以上，更优选是70％以上。基材11的厚度优选是10μm～200μm。
形成基材11的材料优选具有弯曲性的树脂薄膜。作为透过紫外线的树脂薄膜，例如，列举出环烯类树脂薄膜和酯类树脂薄膜。
下敷层12由折射率低于芯13的折射率的材料形成。优选下敷层12和上敷层14是相同材料。下敷层12的厚度优选是5μm～50μm。
芯13由折射率高于下敷层12和上敷层14的折射率，且对所传播的光的波长透明性高的材料形成。形成芯13的材料优选折射率高于下敷层12和上敷层14的折射率的紫外线固化树脂。
芯13和下敷层12的最大折射率差优选是0.02～0.2。芯13和上敷层14的最大折射率差优选是0.02～0.2。芯13的宽度例如是10μm～500μm，芯13的高度例如是10μm～100μm。
芯13根据目的可成形为任意的形状。成形芯13的方法例如是干蚀刻法、复制法、曝光显影法、光漂白法等。
使芯13、下敷层12、基材11的层叠体18与填充于模具15的凹部16中的紫外线固化液状树脂17接触的方法没有特别限制，但是例如有图2所示的方法。
首先，如图2的(a)所示，在载置台19上配置模具15，使层叠体18吸附于至少包括2个吸附部件20、21的保持架22。
接着，如图2的(b)所示，解除一方的吸附部件20的吸附，使层叠体18形成为弓形，且使芯13和下敷层12与紫外线固化液状树脂17部分地接触。
接着，如图2的(c)所示，另一方的吸附部件21的吸附也被解除，使芯13和下敷层12与紫外线固化液状树脂17完全地接触。
采用这样的方法，能够有效地去除容易附着在芯13的周围的气泡。
工序C
在工序C中，如图1的(c)、(d)所示，施加使基材11和模具15接近的压力23，使模具15与下敷层12紧密贴合，将紫外线24透过基材11照射到紫外线固化液状树脂17，使紫外线固化液状树脂17固化。紫外线24的照射，既可以在施加压力23而使下敷层12和模具15紧密贴合的同时进行，也可以在施加压力23而使下敷层12和模具15紧密贴合了之后，减少压力23之后进行。
紫外线固化液状树脂17固化，或半固化之后，去除模具15，如图1的(e)所示，完成光波导路10。
在本发明的制造方法中，使用能够承受较强的压力23的模具15。对模具15和基材11之间施加较强的压力23，使模具15与下敷层12紧密贴合后，使紫外线固化液状树脂17固化。由此，能防止上敷层14周围的毛刺，能得到设计厚度的上敷层14。
压力23的大小优选是0.01MPa～10MPa，更优选是0.1MPa～1MPa。压力23小于0.01MPa时，毛刺的厚度有可能成为30μm以上。压力23超过10MPa时，有可能使加压装置的规模变得过大。
使下敷层12和模具15紧密贴合时，只要下敷层12和模具15的间隙是5μm以下，上敷层14的尺寸、形状实际上就能够成为设计值。在该情况下，上敷层14的顶端的长条透镜25的尺寸、形状实际上形成为设计值。因此，从芯13的端部射出的光从光波导路10射出到外部时，成为平行光。
紫外线24的照射量在波长365nm的情况下，优选是100mJ/cm2～8000mJ/cm2。
模具15在紫外线固化液状树脂17保持模具15的凹部16的形状的状态下被去除。模具15被去除时、紫外线固化液状树脂17既可以是完全的固化状态，也可以是半固化状态。紫外线固化液状树脂17是半固化状态的情况下，还可以在去除了模具15之后，进一步进行紫外线照射等固化处理。
光波导路
如图3所示，由本发明的制造方法制造的光波导路10具有下敷层12、下敷层12上的芯13、覆盖芯13的上敷层14。上敷层14的端面形成为复制了模具15的凹部16的形状的、截面为1/4圆面形的长条透镜25。
光波导路10例如能利用被配置在短边侧侧面10a的芯13的端部13a接受光，向接近长边侧侧面10b的芯13的端部13b传播光。从芯13的端部13b射出的光26在从光波导路10射出到外部时，利用长条透镜25成为平行光27。因此，由本发明的制造方法所获得的光波导路10光传播效率高。
实施例
敷层形成用清漆的调制
·(成分A)具有脂环骨架的环氧类紫外线固化树脂(ADEKA公司制EP4080E)100重量份；
·(成本B)光酸产生剂(san-apro公司制CPI-200K) 2重量份；
将以上成分混合来调制敷层形成用清漆。
芯形成用清漆的调制
·(成分C)含有芴骨架的环氧类紫外线固化树脂(大阪GasChemicals公司制OGSOL EG)40重量份；
·(成分D)含有芴骨架的环氧类紫外线固化树脂(Nagasechemtex公司制EX-1040) 30重量份；
·(成分E)1，3，3-三(4-(2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基)丁烷不着30重量份(日本特开2007-070320、按照实施例2合成)；
·上述成分B：1重量份；
·乳酸乙酯：41重量份；
将以上成分混合来调制芯形成用清漆。
光波导路的制作
在波长365nm的紫外线透射率是70％的聚萘二甲酸乙二醇酯膜的表面涂敷敷层形成用清漆，以1000mJ/cm2照射紫外线之后，以80℃加热处理5分钟，形成厚度20μm的下敷层。下敷层12的波长为830nm的折射率为1.510。
在下敷层的正面涂敷芯形成用清漆，以100℃加热处理5分钟而形成芯层，接着在芯层上覆盖光掩模而以2500mJ/cm2照射波长365nm的紫外线，进而以100℃加热处理10分钟。芯层和光掩模的间距是100μm。
用γ-丁内酯水溶液溶解除去芯层的紫外线未照射部分，以120℃加热处理5分钟，在下敷层上形成多条宽度20μm、高度50μm的芯。芯的波长为830nm的折射率为1.592。
通过以上的处理，得到了芯、下敷层、聚萘二甲酸乙二醇酯膜的这种层叠体。
在具有凹部的铝制模具的凹部中，填充敷层形成用清漆，配置在载置台上。
使上述层叠体的聚萘二甲酸乙二醇酯膜吸附于具有2个吸附部件的保持架。解除一方的吸附部件而使层叠体形成为弓形，并且不卷入空气地使芯和下敷层接触于敷层形成用清漆。接着，解除另一方的吸附部件，使芯和下敷层与敷层形成用清漆紧密贴合。
接着，在模具和聚萘二甲酸乙二醇酯膜之间施加压力(0.1MPa)，使模具和下敷层之间的间隙缩小为5μm左右。(模具和下敷层之间的间隙是由上敷层周边的毛刺的厚度估计的。)
从聚萘二甲酸乙二醇酯膜侧照射紫外线，使敷层形成用清漆固化。
去除模具，完成光波导路。制造的光波导路的上敷层周边的毛刺的厚度如表1所示。
比较例
如图4所示，用具有通孔的石英制成形模从通孔注入敷层形成用清漆，透过石英制成形模照射紫外线，使敷层形成用清漆固化。
除此以外，用和实施例相同的材料、条件制造了光波导路。制造的光波导路的上敷层周边的毛刺的厚度如表1所示。
表1
  方法  上敷层周边的毛刺的厚度(μm)
  实施例   本发明的制造方法  5
  比较例   以往的制造方法  50
测量方法
毛刺的厚度
使制造的光波导路弯曲，使聚萘二甲酸乙二醇酯膜与上敷层和下敷层分离。用微量规(Nikon公司制MF-501)测量露出的上敷层的毛刺。
产业上的可利用性
由本发明的制造方法所获得的光波导路的用途没有限制，例如可较佳地应用于光布线板、光连接器、光电混合基板、光学式触摸面板的坐标输入装置等。

Claims (8)

1.一种光波导路的制造方法，该光波导路包括：透过紫外线的基材；形成在上述基材上的下敷层；形成在上述下敷层上的芯；以覆盖上述芯的方式形成在上述下敷层上的上敷层，其中，
该光波导路的制造方法包括以下工序：
工序A，在具有凹部的模具的上述凹部中填充能够形成上述上敷层的紫外线固化液状树脂；
工序B，使上述芯和上述下敷层紧密贴合于填充于上述模具的凹部中的上述紫外线固化液状树脂；
工序C，一边对上述基材和上述模具施加压力，使上述下敷层和上述模具紧密贴合，一边从上述基材侧照射紫外线，使上述紫外线固化液状树脂固化，或者在对上述基材和上述模具施加压力，使上述下敷层和上述模具紧密贴合后，从上述基材侧照射紫外线，使上述紫外线固化液状树脂固化，之后，去除上述模具。
2.根据权利要求1所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
上述基材是环烯类树脂薄膜或酯类树脂薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
上述模具的材料是金属。
4.根据权利要求3所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
上述模具的材料是铝、铝合金、镍、镍合金、铁、铁合金中的任一种。
5.根据权利要求1或2所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
上述上敷层的端面是截面为1/4圆面形的长条透镜。
6.根据权利要求1或2所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
上述压力是0.01MPa～10MPa。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
在使上述下敷层和上述模具紧密贴合了时，上述下敷层和上述模具之间的间隙是5μm以下。
8.根据权利要求1或2所述的光波导路的制造方法，其特征在于，
在上述工序B中，
使由上述芯、下敷层、基材构成的层叠体吸附于具有至少2个吸附部件的保持架，
接着，解除上述吸附部件中一个吸附部件的吸附，使上述层叠体呈弓形地使上述芯和上述下敷层与上述紫外线固化液状树脂部分地接触，
接着，解除剩下的吸附部件的吸附，使上述芯及上述下敷层与上述紫外线固化液状树脂完全接触。
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