CN1627108A - 生产光学波导的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产光学波导的方法，其包括以下步骤：连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到长片基片上，然后固化该层以形成下部包层；连续地将光敏性聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层上；通过具有预定图案的光掩模连续地将涂覆了的光敏性聚酰亚胺树脂前体层曝光；连续地将曝光了的聚酰亚胺树脂前体层进行曝光后加热；在加热后连续地将聚酰亚胺树脂前体层显影，由此除去其未曝光的区域并且得到预定的图案；将显影了的聚酰亚胺树脂前体层固化，由此在下部包层上形成具有预定图案的芯层；并连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层的上方以覆盖芯层，然后将该前体层固化以由此形成上部包层。

Description

生产光学波导的方法

技术领域

本发明涉及一种生产光学波导的方法。更特别地，本发明涉及一种生产用于光学性地将光学设备互相连接的光学波导的方法。

背景技术

由于光学纤维的发展使得光学通信系统已经被实际使用，因此正在开发用于光学性地将光学设备互相连接的光学波导。

已知这种光学波导可以通过使用，例如耐热性和透明性优良的光敏性聚酰亚胺树脂前体组合物在低的成本下大规模生产(参见，例如专利文献1)。

专利文献1：JP2002-356615A

然而，专利文献1中描述的方法对改进大规模生产的适用性和实现基于大规模生产适用性的成本降低有局限性，因为该方法中的光学波导实际上是使用模具通过逐片方法(分批方法)生产。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于光学波导生产的方法，其可以有效地实现对大规模生产的适用性和成本降低。

本发明的其他目的和效果将从以下说明中变得明显。

为了实现上述目的，本发明提供一种生产光学波导的方法，其包括以下步骤：

连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到长片基片(long sheet substrate)上，然后固化该层以形成下部包层；

连续地将光敏性聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层上；

通过具有预定图案的光掩模连续地将涂覆了的光敏性聚酰亚胺树脂前体层曝光；

连续地将曝光了的聚酰亚胺树脂前体层进行曝光后加热(post-exposureheating)；

在加热后连续地将聚酰亚胺树脂前体层显影，由此除去其未曝光的区域并且得到预定的图案；

将显影了的聚酰亚胺树脂前体层固化，由此在下部包层上形成具有预定图案的芯层(core layer)；和

连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层的上方以覆盖芯层，然后将该前体层固化以由此形成上部包层。

在本发明中，光敏性聚酰亚胺树脂前体层优选包括：

通过将有机四羧酸二酐与二胺反应获得的聚酰亚胺树脂前体；和

包括由下面通式(1)表示的1，4-二氢吡啶衍生物的光敏剂：

(其中Ar表示在相对于键接到1，4-二氢吡啶环位置的邻位上含有硝基的芳基；R₁表示氢原子或具有1-3个碳原子的烷基；并且R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地表示氢原子或具有1或2个碳原子的烷基)。

在本发明的生产光学波导的方法中，在基片上连续地形成下部包层并且在下部包层上连续地形成具有预定图案的芯层。另外，在下部包层的上方连续地形成上部包层以覆盖芯层。即分别连续地形成下部包层、芯层和上部包层。由于这样，本方法与逐片方法(分批方法)相比显著有效地实现了改进大规模生产的适用性。因此，包括聚酰亚胺树脂的光学波导可以有效地在低成本下生产。

附图说明

图1是图解说明本发明的光学波导生产方法的一个实施方案的步骤的图。

图1(a)表示制备长片基片的步骤；

图1(b)表示连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到基片上的步骤；

图1(c)表示连续地将光敏性聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层上的步骤；

图1(d)表示通过具有预定图案的光掩模连续地将涂覆了的光敏性聚酰亚胺树脂前体层曝光的步骤；和

图1(e)表示连续地将曝光了的聚酰亚胺树脂前体层进行曝光后加热的步骤。

图2是图解说明图1中所示、本发明的光学波导生产方法的实施方案的步骤之后的步骤图。

图2(f)表示在加热后连续地将聚酰亚胺树脂前体层显影的步骤；

图2(g)表示连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层的上方以覆盖芯层的步骤；

图2(h)表示连续地蚀刻基片以得到用于各个光学波导的基片的步骤；和

图2(i)表示将薄片(web)切成光学波导的步骤。

附图中使用的参考数字分别表示下列物质。

1：基片

2：聚酰亚胺树脂前体层

3：下部包层

4：光敏性聚酰亚胺树脂前体层

5：光掩模

6：芯层

7：上部包层

8：聚酰亚胺树脂前体层

9：光学波导

具体实施方式

图1是图解说明本发明的光学波导生产方法的一个实施方案的步骤的图。

在本方法中，两个辊子R面对面地设置在离彼此预定的距离，并且一个辊子R用于送出，另一个辊子R用于卷起，如图1中所示。将在下面描述的步骤各自连续地在这些辊子R之间进行，或者在当薄片处于正缠绕在其中一个辊子R上的状态的时候进行。更特别地，在该步骤连续进行的情况下，以如下方式进行预定的步骤。在生产光学波导9的过程中已经进行了预定步骤之前的步骤并且已经缠绕在一个辊子R上的薄片，在预定步骤中从该辊子R送出并且缠绕在另一个辊子R上。这样，该预定步骤可以在这两个辊子R之间连续进行。

在图1中，出于方便的原因阐述了使得薄片从一个辊子R送出并且缠绕在另一个辊子R上的所有步骤。然而，在实际步骤中有这样的情况：薄片从上述另一个辊子送出并且缠绕在上述的一个辊子R上。还有这样的情况：一个辊子R和另一个辊子R交替地进行送出和卷起。从根据实际步骤的这些中选出合适的操作。

在本方法中，如图1(a)中所示的那样首先制备长片基片1。基片1是以平条的形式。例如，使用金属(如不锈钢或合金42)的箔或者耐热性树脂(如聚酰亚胺树脂)的薄膜。其厚度为，例如5-200μm，优选为10-50μm，其宽度为，例如50-500mm，优选为125-250mm，其长度为5-200m，优选为10-100m。

长片基片1，例如以滚动的状态制备，其中基片1已经缠绕在一个辊子R上并且其末端已经通过并固定到另一个R上，以准备朝着那个另一个辊子R送出。

在本发明的方法中，随后将用于形成下部包层3的聚酰亚胺树脂前体层2连续地涂覆到基片1上，如图1(b)中所示。为了连续地涂覆聚酰亚胺树脂前体层2，首先将含有聚酰亚胺树脂前体的清漆连续地涂覆到正在从一个辊子R朝着另一个辊子R送出的基片1上。随后，连续地将涂覆的清漆预先干燥(preliminarily dried)。

含有聚酰亚胺树脂前体的清漆是：包括溶剂(将在后面描述的反应溶剂)和溶于其中的聚酰亚胺树脂前体的树脂溶液。聚酰亚胺树脂前体是聚(酰胺酸)，并且可以通过将一种或多种有机四羧酸二酐与一种或多种二胺反应获得。

有机四羧酸二酐的例子包括均苯四酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)丙烷二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐和双(3，4-二羧基苯基)磺酸二酐。

其例子还包括氟取代的四羧酸二酐例如2，2-双(2，3-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、4，4-双(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、1，4-双(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟苯二酐、(三氟甲基)均苯四酸二酐、二(三氟甲基)均苯四酸二酐和二(七氟丙基)均苯四酸二酐。

那些有机四羧酸二酐可以单独或者以其两种或多种的组合使用。

二胺的例子包括间-苯二胺、对-苯二胺、3，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、2，2-双(4-氨基苯氧基-苯基)丙烷、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、4，4′-二氨基二苯基甲烷和4，4′-二氨基-2，2′-二甲基联苯。

其例子还包括氟取代的二胺例如2，2′-双(三氟甲氧基)-4，4′-二氨基联苯(TFMOB)、3，3′-二氨基-5，5′-双(三氟甲基)联苯、2，2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷(BAAF)、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)、2，2′-双(三氟甲基)-4，4′-二氨基联苯(TFMB)、2，2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷(BIS-AP-AF)、2，2-双(3-氨基-4-甲基苯基)六氟丙烷(BIS-AT-AF)、2，2′-二氟联苯胺(FBZ)、4，4′-双(氨基八氟)联苯、3，5-二氨基三氟甲苯、1，3-二氨基-2，4，5，6-四氟苯和2，2′-双(三氟甲基)联苯胺(BTFB)。

那些二胺可以单独或者以其两种或多种的组合使用。

聚酰亚胺树脂前体可以通过以常规的方式将一种或多种有机四羧酸二酐与一种或多种二胺反应而获得。例如，在250℃或更低的温度，优选在室温(25℃)至80℃下，在惰性气氛中将有机四羧酸二酐和二胺几乎等摩尔的混合物于反应溶剂中搅拌约5-20小时，由此可以获得作为粘性溶液的聚酰亚胺树脂前体，即含有聚酰亚胺树脂前体的清漆。

反应溶剂没有特别限定，只要有机四羧酸二酐和二胺可溶于其中并且将要获得的聚酰亚胺树脂前体能够溶于其中。其例子包括极性溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺和二甲基亚砜。这些极性溶剂可以单独或者作为包括其两种或多种的混合溶剂使用。

可用于形成下部包层3的如此获得的聚酰亚胺树脂前体，其重均分子量为，例如1.5×10⁵或更高，优选为2.0×10⁵-3.5×10⁵。当聚酰亚胺树脂前体的重均分子量低于1.5×10⁵时，可能有这样的情况：在上部包层7形成期间下部包层3破裂，这将在后面描述。

含有聚酰亚胺树脂前体的清漆的固体浓度为，例如1-50wt％，优选为5-30wt％。

配制用于形成下部包层3的聚酰亚胺树脂前体，以使得所得到的下部包层3具有比将要形成的芯层6更低的折射率。更特别地，调节芯层6和下部包层3的折射率，以使得由下面方程(1)定义的Δ值在单个模式(single-mode)的情况下为0.2-0.8，在多个模式(multimode)的情况下为0.5-3.0。

Δ＝(n₁-n₂)/n₁×100

(n₁＝芯层的折射率；n₂＝下部包层的折射率)

可以通过使用作为有机四羧酸二酐或者二胺的两种或多种化合物并且适宜地改变其比例来调节折射率。

为了连续地将含有聚酰亚胺树脂前体的清漆涂覆到基片1上，使用已知的涂覆技术，例如流延、喷涂、采用挡板涂布机(dam coater)、弧形涂布机或者逆辊涂布机涂覆，等等。可以例如，采用安装在两个辊子R之间的长度为2-5m的干燥炉进行随后的预先干燥。其上已经涂覆了含有聚酰亚胺树脂前体的清漆的基片1，可以通过：将其连续地通过干燥炉同时将干燥温度和传送速度分别调节到80-100℃和0.2-0.5m/分钟来干燥。

在该步骤中，当已经通过干燥炉的基片1缠绕在另一个辊子R上时，将衬片插入基片1的邻近缠绕层之间，以防止在基片1上形成的聚酰亚胺树脂前体层2与将要缠绕在其上的基片1接触。通过这样缠绕基片1，层之间的距离保持在预定的数值。在其中将薄片缠绕的每一个随后步骤中，插入衬片以使正在缠绕的层之间的距离保持在预定的数值。

在本发明的方法中，然后将在基片1上形成的聚酰亚胺树脂前体层2固化(亚胺化)，以由此形成作为下面的包层的下部包层3。

聚酰亚胺树脂前体层2可以以下列方式固化。将已经缠绕在另一个辊子R上的聚酰亚胺树脂前体层2以缠绕的状态与辊子R一起置于加热炉中，并且在真空下，在例如300-400℃，优选330-380℃下于其中加热。这样，聚酰亚胺树脂前体层2被亚胺化以形成包括聚酰亚胺树脂的下部包层3。

下部包层3的厚度为，例如5-20μm，优选10-20μm。

此后，在本发明的方法中，将用于形成芯层6的光敏性聚酰亚胺树脂前体层4连续地涂覆到下部包层3上，如图1(c)中所示。为了连续地涂覆光敏性聚酰亚胺树脂前体层4，首先将含有光敏性聚酰亚胺树脂前体的清漆连续地涂覆到在基片1上形成的下部包层3上，该基片1正在由一个辊子R朝着另一个辊子R送出。随后，将涂覆的清漆连续地预先干燥。

含有光敏性聚酰亚胺树脂前体的清漆可以通过将光敏剂结合到上述聚酰亚胺树脂前体清漆中而获得。

配制用于形成芯层6的聚酰亚胺树脂前体，以使得所得到的芯层6具有比将下部包层3更高的折射率。更特别地，其折射率通过使用作为有机四羧酸二酐或者二胺的两种或多种化合物并且改变它们的比例来调节。

光敏剂没有特别限定。然而，优选使用由下面通式(1)表示的1，4-二氢吡啶衍生物：

(其中Ar表示在相对于键接到1，4-二氢吡啶环位置的邻位上含有硝基的芳基；R₁表示氢原子或具有1-3个碳原子的烷基；R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地表示氢原子或具有1或2个碳原子的烷基)。

式(1)中由Ar表示的芳基是在邻位含有硝基的芳基，优选例子包括邻-硝基苯基。含有1、2或3个碳原子并且由R₁、R₂、R₃、R₄和R₅表示的烷基的优选例子包括甲基(C1)、乙基(C2)、正丙基(C3)和异丙基(C3)。

1，4-二氢吡啶衍生物的具体例子包括1-乙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶、1-甲基-3，5-二甲氧基-羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶、1-丙基-3，5-二甲氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶和1-丙基-3，5-二乙氧基羰基-4-(2-硝基苯基)-1，4-二氢吡啶。

所结合的光敏剂的比例为例如，每100重量份聚酰亚胺树脂前体，0.1-10重量份，优选0.1-4重量份。当其比例小于0.1重量份时，可能有图案形成困难的情况。当其比例超过10重量份时，可能有光学损失增加的情况。

溶解控制剂例如，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙二醇二苯醚或者聚乙二醇二甲醚可以结合到含有光敏性聚酰亚胺树脂前体的清漆中。这些溶解控制剂可以单独或者以其两种或多种的组合使用。这种溶解控制剂的重均分子量为，例如150-1,000，优选为200-800。所结合的溶解控制剂的比例为例如，每100重量份聚酰亚胺树脂前体，10-45重量份，优选15-30重量份。

为了连续地将含有聚酰亚胺树脂前体的清漆涂覆到下部包层3上，使用已知的涂覆技术，例如流延、喷涂、采用挡板涂布机、弧形涂布机或者逆辊涂布机涂覆，等等。可以例如，采用安装在两个辊子R之间的长度为2-5m的干燥炉进行随后的预先干燥。将含有下部包层3的基片1连续地通过干燥炉同时将干燥温度和传送速度分别调节到80-100℃和0.2-0.5m/分钟，在该下部包层3上已经涂覆了含有光敏性聚酰亚胺树脂前体的清漆。

此后，在本发明的方法中，通过具有预定图案的光掩模5将涂覆了的光敏性聚酰亚胺树脂前体层4连续地曝光，如图1(d)中所示。

所使用的光掩模5是成形的光掩模，以具有与预定图案相同的图案，该预定图案使得聚酰亚胺树脂前体层4的曝光区域在随后的显影后能够保留，以得到相当于光传送部件的芯层6。

曝光以如下方式进行。将光掩模5设置在两个辊子R之间，连续地将在基片1上的下部包层3上形成的光敏性聚酰亚胺树脂前体层4曝光，该基片1正在从一个辊子R朝着另一个辊子R发送。作为曝光装置，例如具有自动传送功能的紫外辐射装置。用于曝光的方法没有特别限定，可以使用已知的曝光技术例如牢固接触(hard contact)曝光技术，其中使光敏性聚酰亚胺树脂前体层4与光掩模5直接接触，邻近曝光技术，其中光敏性聚酰亚胺树脂前体层4与光掩模5通过微小的间隙互相隔开，或者投影曝光技术。

在本方法中，光敏性聚酰亚胺树脂前体层4在曝光之后然后进行曝光后连续加热，如图1(e)中所示。可以例如，采用安装在两个辊子R之间的长度为2-5m的加热炉进行该曝光后加热。将具有下部包层3的基片1连续地通过加热炉同时将加热温度和传送速度分别调节到140℃或更高和0.1-0.25m/分钟，在该下部包层3上已经形成了聚酰亚胺树脂前体层4。该曝光后加热降低了曝光的区域在包括含水碱性溶液的显影液中的溶解性，并且使得未曝光的区域能够在随后的显影中溶解掉，以得到负像。

随后，在本发明的方法中，将已经进行了曝光后加热的聚酰亚胺树脂前体层4连续地显影，如图2(f)中所示。该曝光例如，采用安装在两个辊子R之间的长度为2-5m的显影罐进行。将含有下部包层3的基片1连续地通过显影罐，同时将传送速度调节到0.2-0.5m/分钟，在该下部包层3上已经形成了聚酰亚胺树脂前体层4。用于显影的方法没有特别限定，并且使用已知的技术例如，如浸渍法或喷射法。显影温度通常为25-50℃。作为显影剂，使用有机碱例如，如氢氧化四甲基铵的水溶液或者无机碱例如，如氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。碱的浓度通常为2-5wt％。根据需要，可以将低级脂族醇例如甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇加到这种含水的碱溶液中。显影罐优选是具有显影室和冲洗室的一种显影罐。

通过该显影，除去了聚酰亚胺树脂前体层4的未曝光区域，使得聚酰亚胺树脂前体层4具有预定图案。

在本方法中，将显影的聚酰亚胺树脂前体层4固化，由此在下部包层3上形成具有预定图案的芯层。聚酰亚胺树脂前体层4可以以如下方式固化。将已经缠绕在另一个辊子R上的聚酰亚胺树脂前体层4在显影后以缠绕的状态与辊子R一起置于加热炉中，并且在真空下，在例如300-400℃，优选330-380℃下于其中加热。这样，亚胺化聚酰亚胺树脂前体层4，形成了包括聚酰亚胺树脂并且具有预定图案的芯层6。

芯层6的厚度例如在单个模式的情况下为4-10μm，优选6-8μm，在多个模式的情况下为，例如10-100μm，优选30-50μm。形成芯层6，例如以使得具有包括有彼此间以预定距离平行排列的线的图案。

在本发明的方法中，随后将聚酰亚胺树脂前体层8连续地涂覆到下部包层3的上方以覆盖芯层6，如图2(g)中所示。为了连续地涂覆聚酰亚胺树脂前体层8，以与上述相同的方式将含有聚酰亚胺树脂前体的清漆连续地涂覆到在基片1上形成的下部包层3的上方以覆盖芯层6，该基片1正从一个辊子R朝着另一个辊子R发送。然后将涂覆的清漆连续地预先干燥。

该含有聚酰亚胺树脂前体的清漆是上文所述的含有聚酰亚胺树脂前体的清漆。配制该清漆以使得所得到的上部包层7具有比芯层6更低的折射率。优选使用与用于形成下部包层3的含有聚酰亚胺树脂前体的清漆相同配方的清漆。

为了将含有聚酰亚胺树脂前体的清漆连续地涂覆到下部包层3上，如上文所述的步骤中那样使用已知的涂覆技术，例如流延、喷涂、采用挡板涂布机、弧形涂布机或者逆辊涂布机涂覆，等等。还可以如上文所述的步骤中那样，例如采用安装在两个辊子R之间的长度为2-5m的干燥炉进行随后的预先干燥。将具有下部包层3的基片1连续地通过干燥炉同时将干燥温度和传送速度分别调节到80-100℃和0.2-0.5m/分钟，在该下部包层3上已经涂覆了含有聚酰亚胺树脂前体的清漆。

随后，在本发明的方法中，将在下部包层3的上方形成的聚酰亚胺树脂前体层8固化(亚胺化)以由此形成作为上面的包层的上部包层7。

聚酰亚胺树脂前体层8可以以如下方式固化。将已经缠绕在另一个辊子R上的聚酰亚胺树脂前体层8以缠绕的状态与辊子R一起置于加热炉中，并且在真空下，在例如300-400℃，优选330-380℃下于其中加热。这样，聚酰亚胺树脂前体层8被亚胺化，并且在下部包层3的上方形成了包括聚酰亚胺树脂的上部包层7以覆盖芯层6。

上部包层7的厚度为，例如5-50μm，优选20-30μm。

随后，在本发明的方法中，将基片1连续地蚀刻以得到用于各个光学波导9的有图案的基片，如图2(h)中所示。蚀刻没有特别限定，并且可以例如，以如下方式进行。用包括干膜等的抗蚀剂连续地覆盖基片1的表面以得到所需的图案。此后，采用例如，氯化铁溶液将基片1连续地湿蚀刻，然后连续地将抗蚀剂剥去。

在本发明的方法中，然后将薄片切成光学波导9，如图2(i)中所示。这样得到了光学波导9。该切成光学波导9没有特别限定。然而，根据光学波导9的图案，使用切割机、高精度模具等切割薄片。

根据上述生产光学波导9的方法，在基片1上连续地形成下部包层3，并且在下部包层3上连续地形成具有预定图案的芯层6。另外，在下部包层3的上方连续地形成上部包层7以覆盖芯层6。即，下部包层3、芯层6和上部包层7各自连续地形成。由于这样，本方法与逐片方法(分批方法)相比显著有效地实现了改进大规模生产的适用性。因此，可以在低的成本下有效地生产包括聚酰亚胺树脂的光学波导。

得到的光学波导9没有特别限定，并且可以用于光学性地连接各种光学设备。特别地，其用作直的光学波导、弯的光学波导、交叉的光学波导、Y-分叉的光学波导、平面型光学波导、Mach-Zehnder型光学波导、AWG型光学波导、光栅光学波导、光学波导透镜等。

由这些光学波导连接的光学设备的例子包括波长滤波器、光学开关、光频支元件(optical branch units)、光多路分配器、光多路复接器/多路分离器、光学放大器、波长调制器、波长分割多路复用器、分光器、定向耦合器和含有激光二极管或与之混合集成的光敏二极管的光传输模块。

在上面给出的解释中，在基片1与下部包层3之间的粘性不足的情况下，可以将包括，例如聚酰亚胺树脂的胶粘层插入其间。或者，可以将基片1的表面进行表面处理以提高粘性。

实施例

将参照下列实施例更详细地阐述本发明，但不应该解释为本发明限于此。

实施例1

合成聚酰亚胺树脂前体清漆

在500-mL可分开的烧瓶中，在氮气氛中将2，2′-双(三氟甲基)-4，4′-二氨基联苯(TFMB)(0.09mol(28.8g))溶于275.2g N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)。伴随着搅拌将2，2-双(3，4-二羧基苯基)-六氟丙烷二酐(6FDA)(0.09mol(40.0g))加入该溶液。此后，在室温下将所得的混合物搅拌24小时，以得到聚(酰胺酸)清漆(此后称作聚酰亚胺树脂前体清漆)。

合成光敏性聚酰亚胺树脂前体清漆

向上面得到的聚酰亚胺树脂前体清漆中加入2重量份4-邻-硝基苯基-3，5-二甲氧基羰基-1-乙基-1，4-二氢吡啶和30重量份聚乙二醇二甲醚(重均分子量，500)，每100重量份聚酰亚胺树脂前体清漆的固含量。通过搅拌将该混合物均匀混合，以由此得到光敏性聚(酰胺酸)清漆(此后称作光敏性聚酰亚胺树脂前体清漆)。

生产光学波导

通过辊对辊(roll-to-roll)方法进行下列步骤以生产光学波导。

首先，制备基片，该基片由厚度为25μm、宽度为125mm、长度为100m的不锈钢箔制成，其已经缠绕在辊子上(参见图1(a))。随后，将聚酰亚胺树脂前体清漆连续地涂覆到基片上。通过将薄片穿过安装在两个辊子之间、长度为2m的干燥炉(干燥温度，90℃；传送速度，0.2m/分钟)而将该涂覆的清漆预先干燥，以由此形成聚酰亚胺树脂前体层(参见图1(b))。此后，将该薄片缠绕在辊子上。在缠绕中，将厚度为1mm的衬片插入正在缠绕的层之间(同样在随后的步骤中以相同的方式插入衬片，尽管在下文中省略了这样的陈述)。

随后，将薄片与在其上已经缠绕了薄片的辊子一起置于加热炉中，并且在真空下在380℃于其中加热。从而，聚酰亚胺树脂前体层被亚胺化，以形成由聚酰亚胺树脂制成的下部包层。该下部包层的厚度为20μm。

此后，将光敏性聚酰亚胺树脂前体清漆连续地涂覆到下部包层上。通过使薄片穿过安装在两个辊子之间、长度为2m的干燥炉(干燥温度，90℃；传送速度，0.2m/分钟)而将该涂覆的清漆预先干燥，以由此形成光敏性聚酰亚胺树脂前体层(参见图1(c))。

随后采用具有自动传送功能的紫外辐射装置将该光敏性聚酰亚胺树脂前体层连续地曝光(参见图1(d))。在所采用的曝光方法中，使用具有在8cm×8cm区域中形成的预定光学波导图案的光掩模，以50mJ/cm²的曝光量对作为曝光光线的i-线(365nm)进行接触曝光。从而聚酰亚胺树脂前体层以20cm的间隔曝光，以在100m内形成500个负像图案。

此后，将曝光的聚酰亚胺树脂前体层进行曝光后加热，其中该层通过安装在两个辊子之间、长度为2m的加热炉(加热温度，180℃；传送速度，0.2m/分钟)(参见图1(e))。

随后，使用包括有长度为3m的显影室、长度为1m的第一冲洗室和长度为3m的第二冲洗室的喷射型显影罐将已经进行了曝光后加热的聚酰亚胺树脂前体层连续地显影(参见图2(f))。在该显影中，将乙醇/10％氢氧化四甲基铵(体积比，1∶1)溶液用作显影液，并且在0.2m/分钟的传送速度下，聚酰亚胺树脂前体层连续地依次通过这些室，同时将显影室中的溶液温度、第一冲洗室中的水温和第二冲洗室中的水温分别调节到40℃、35℃和25℃。此后将薄片缠绕在辊子上。显影后聚酰亚胺树脂前体层的厚度约8μm，未曝光的区域被证实通过显影已经完全除去。

随后，将薄片与在其上已经缠绕了薄片的辊子一起置于加热炉中，并且在真空下在330℃于其中加热。从而，显影的聚酰亚胺树脂前体层被亚胺化，以形成由聚酰亚胺树脂制成并且具有预定图案的芯层。芯层的厚度约7μm。

此后将聚酰亚胺树脂前体清漆连续地涂覆到下部包层的上方以覆盖芯层。然后通过将薄片穿过安装在两个辊子之间、长度为2m的干燥炉(干燥温度，90℃；传送速度，0.2m/分钟)而将该清漆预先干燥，以由此形成聚酰亚胺树脂前体层(参见图2(g))。然后将该薄片缠绕在辊子上。

随后，将薄片与在其上已经缠绕了薄片的辊子一起置于加热炉中，并且在真空下在330℃于其中加热。从而，聚酰亚胺树脂前体层被亚胺化，以形成由聚酰亚胺树脂制成的上部包层。上部包层的厚度为30μm。

此后，用包括干膜的抗蚀剂连续地覆盖基片的表面，以得到对应于各自光学波导的有图案的基片。用氯化铁溶液将该基片连续地湿蚀刻，然后将抗蚀剂连续地剥去(参见图2(h))。从而形成了对应于各个光学波导的有图案的基片。

然后用切割机将这样加工的薄片切成光学波导。从而获得光学波导(参见图2(i))。

尽管已经详细地并且参照其具体实施方案描述了本发明，但对于本领域技术人员显而易见的是：可以在其中作出许多变化和改进，而不偏离其精神和范围。

本申请基于2003年12月4日提交的日本专利申请No.2003-406331，其内容在此引入作为参考。

Claims (2)

1.一种用于生产光学波导的方法，其包括以下步骤：

连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到长片基片上，然后固化该层以形成下部包层；

连续地将光敏性聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层上；

通过具有预定图案的光掩模连续地将涂覆了的光敏性聚酰亚胺树脂前体层曝光；

连续地将曝光了的聚酰亚胺树脂前体层进行曝光后加热；

在加热后连续地将聚酰亚胺树脂前体层显影，以由此除去其未曝光的区域并且得到预定的图案；

将显影了的聚酰亚胺树脂前体层固化，由此在下部包层上形成具有预定图案的芯层；和

连续地将聚酰亚胺树脂前体层涂覆到下部包层的上方以覆盖芯层，并然后将该前体层固化以由此形成上部包层。

2.权利要求1的用于生产光学波导的方法，其中光敏性聚酰亚胺树脂前体层包括：

通过将有机四羧酸二酐与二胺反应而获得的聚酰亚胺树脂前体；和

包括由下面通式(1)表示的1，4-二氢吡啶衍生物的光敏剂：

(其中Ar表示在相对于键接到1，4-二氢吡啶环位置的邻位上含有硝基的芳基；R₁表示氢原子或具有1-3个碳原子的烷基；并且R₂、R₃、R₄和R₅各自独立地表示氢原子或具有1或2个碳原子的烷基)。

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