JP2001011179A - 光部品用ポリイミド系樹脂及びこれを用いた光部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光部品に用いられるポリマー化合物で、低光
伝送損失で且つ、硬化時や光導波路形成時等にクラック
の発生を低減できる光部品用ポリイミド系樹脂及びこれ
を用いた光部品を提供する。 【解決手段】 樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ／
ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部及び斜線部に
示される範囲とそこから樹脂分濃度が５０重量％、粘度
が１０００Ｐａ・ｓまでの範囲にあるポリイミド系樹脂
からなる光部品用ポリイミド系樹脂。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光部品に用いられる
ポリマー化合物に関し、低光伝送損失で且つ、クラック
等の発生の少ない光部品用ポリイミド系樹脂に関する。

【０００２】本発明はまた、上記光部品用ポリイミド系
樹脂を用いた光部品に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来からポリイミドはその耐熱性、耐薬
品性、電気的、機械的特性等から集積回路をはじめとし
た電子部品に幅広く使用されている。特に半導体材料と
しては封止剤とチップの間の保護膜（バッファーコー
ト）や層間絶縁膜として広く用いられている。また、近
年では、光導波路等の材料として光学装置の光部品への
応用も検討されている。また、モノマー中のフッ素量を
数１０重量％以上にした場合、高透明で低複屈折である
非常に有効な光学材料となることが知られている。

【０００４】このようなポリイミド膜を用いてドライエ
ッチングやウエットエッチングを行うことにより光導波
路を形成することができるが、コア形成時に、コア部、
クラッド部やコア脇の下層クラッドにクラックが発生す
るという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光部品に用
いられるポリマー化合物で、低光伝送損失で且つ、硬化
時や光導波路形成時等にクラックの発生を低減できる光
部品用ポリイミド系樹脂及びこれを用いた光部品を提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、光部品用ポリイ
ミド系樹脂のワニスの樹脂分濃度と粘度を調整すること
により低光伝送損失で且つ、硬化時や光導波路形成時等
にクラックの発生率を低減できることを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、樹脂分濃度（重量
％）及び粘度（Ｐａ・ｓ）が図１で示されるグラフの斜
線部及び斜線部に示される範囲とそこから樹脂分濃
度が５０重量％、粘度が１０００Ｐａ・ｓまでの範囲に
あるポリイミド系樹脂からなる光部品用ポリイミド系樹
脂に関する。

【０００８】本発明はまた、この光部品用ポリイミド系
樹脂を光伝送材料として用いた光部品に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、光部品用ポリイ
ミド系樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ポリイミド・イソインドロキナゾリンジオンイ
ミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等の樹脂及びこれら
の前駆体溶液が用いられる。例えば光導波路として使用
する場合その光導波路の長さにもよるが、以下の式で求
められる光伝送損失が導波路形成時に２０ｄＢ／ｃｍ以
下、好ましくは５ｄＢ／ｃｍ以下、さらに好ましくは１
ｄＢ／ｃｍ以下のものが好適に用いられる。 光伝送損失（ｄＢ／ｃｍ）＝（１０ ｌｏｇ（Ｉ／
Ｉ₀））／ｃｍ Ｉ₀＝入射光強度 Ｉ＝出射光強度 ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド・
イソインドロキナゾリンジオンイミド樹脂、ポリエーテ
ルイミド樹脂等の樹脂の光導波路の光伝送損失を２０ｄ
Ｂ／ｃｍ以下に小さくするために、樹脂構造にフッ素を
導入することが好ましく、その含フッ素量は３〜４０重
量％が好ましく、さらには１０〜４０重量％が好まし
い。

【００１０】光部品用ポリイミドの前駆体溶液は、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホオキシドなど
の極性溶媒中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンの
反応によって得られる。

【００１１】テトラカルボン酸二無水物の例としてはピ
ロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３′，４′−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２′，３，
３′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，
３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、２，２′，３，３′−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシ
フェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−
ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，１−ビ
ス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、
１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン
二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタ
ン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メ
タン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）
スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）エーテル二無水物、ビス（２−メチル−３，４−ジ
カルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，５
−ジメチル−３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル
二無水物、ビス（２，５−ジエチル−３，４−ジカルボ
キシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，５−ジエ
トキシ−３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無
水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン
酸二無水物、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル）プロパン、１，２，５，６−ナフタレン
テトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレ
ンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５，６−ピリジ
ンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリ
レンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−
テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、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、ｐ−ターフェニル−３，４，
３′，４′−テトラカルボン酸二無水物、４，４−ジフ
タル酸二無水物、（トリフルオロメチル）ピロメリット
酸二無水物、ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸
二無水物、ジ（ヘプタルフルオロプロピル）ピロメリッ
ト酸二無水物、ペンタフルオロエチルピロメリット酸二
無水物、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロメチル）フェ
ノキシ｝ピロメリット酸二無水物、２，２−ビス（４，
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、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，
３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水
物、２，２′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメ
チル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェ
ニル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）
−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニルエ
ーテル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフ
ェノン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカル
ボキシフェノキシ｝ベンゼン二無水物、ビス｛（トリフ
ルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝（トリフルオ
ロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェ
ノキシ）（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビ
ス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチ
ル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキ
シ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水
物、２，２−ビス｛（４−（３，４−ジカルボキシフェ
ニル）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビ
ス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝
ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジ
カルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオロメチル）ビ
フェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカ
ルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル二無水物、ビ
ス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチ
ル）ビフェニル二無水物等の公知のテトラカルボン酸二
無水物が１種類又は２種以上を組み合わせて使用され
る。その中でも、２つ以上の芳香族環の間の結合のうち
少なくとも１つ以上がエーテル基、メチレン基、カルボ
ニル基を有するテトラカルボン酸二酸無水物が好まし
く、エーテル基を有するテトラカルボン酸二酸無水物が
より好ましい。

【００１２】また、ポリアミドイミド樹脂を得る場合に
は、塩化無水トリメリット酸などが用いられる。

【００１３】ジアミンとしては、例えば、４，４′−ジ
アミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェ
ニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、
４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、ベンジジ
ン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミ
ン、１，５−ナフタレンジアミン、２，６−ナフタレン
ジアミン、ビス（４−アミノフェノキシフェニル）スル
ホン、ビス（３−アミノフェノキシフェニル）スルホ
ン、ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス
［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］エーテル、
１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，
２′−ジメチル−４，４′−ジアミノビフェニル、２，
２′−ジエチル−４，４′−ジアミノビフェニル、
３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノビフェニル、
３，３′−ジエチル−４，４′−ジアミノビフェニル、
２，２′，３，３′−テトラメチル−４，４′−ジアミ
ノビフェニル、２，２′，３，３′−テトラエチル−
４，４′−ジアミノビフェニル、２，２′−ジメトキシ
−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジメトキ
シ−４，４′−ジアミノビフェニル、２，２′−ジヒド
ロキシ−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジ
ヒドロキシ−４，４′−ジアミノビフェニル、２，２′
−ジ（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフ
ェニル、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオロ
ウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−
（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−ブタノキシ）−１，
３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）
−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェ
ノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，
５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミ
ノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３
−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−
パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノ
ベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
２，５−ジアミノベンゾトリフルオロライド、ビス（ト
リフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノテト
ラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペンタ
フルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフ
ルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフ
ルオロブチル）ベンゼン、２，２′−ビス（トリフルオ
ロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′
−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビ
フェニル、オクタフルオロベンジジン、４，４′−ジア
ミノフェニルエーテル、２，２′−ビス（ｐ−アミノフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（アニ
リノ）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（アニリ
ノ）オクタフルオロブタン、１，５−ビス（アニリノ）
デカフルオロペンタン、１，７−ビス（アニリノ）テト
ラデカフルオロヘプタン、２，２′−ビス（トリフルオ
ロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、
３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジ
アミノジフェニルエーテル、３，３′，５，５′−テト
ラキス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジ
フェニルエーテル、３，３′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−
ジアミノ−ｐ−テルフェニル、１，４，−ビス（Ｐ−ア
ミノフェニルベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−ト
リフルオロメチルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノ
フェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビ
ス（アミノフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチ
ル）ベンゼン、２，２′−ビス｛４−（４−アミノフェ
ノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２′
−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキ
サフルオロプロパン、２，２′−ビス｛４−（２−アミ
ノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、
２，２′−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）３，５
−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、４，
４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェ
ノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−３
トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′
−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキ
シ）ジフェニルスルホン、４，４′−ビス（３−アミノ
−５トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホ
ン、２，２′−ビス｛４−（４−アミノ３−トリフルオ
ロメチルフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパ
ン、ビス〔｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキ
シ｝フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリ
フルオロメチル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス
〔２−｛（アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオ
ロプロピル〕ベンゼン等の芳香族ジアミン化合物等が１
種類又は２種類以上の組み合わせで使用される。これら
の中で、２つ以上の芳香族環の間の結合のうち少なくと
も１つ以上がエーテル基、メチレン基、カルボニル基を
有する芳香族ジアミン化合物が好ましく、エーテル基を
有する芳香族ジアミン化合物がより好ましい。加えて、
少なくとも一つのアルキル基が置換基として存在する少
なくとも一つのフェニレン構造を有する芳香族ジアミン
化合物が好ましく、アルキル基が、それぞれの芳香族環
の間の結合に対してオルト位に位置するフェニレン構造
を有する芳香族ジアミン化合物がより好ましい。

【００１４】本発明に用いられる光部品用ポリイミド系
樹脂の使用時には、光により励起され開裂、水素引き抜
きによりラジカルを発生しうる化合物、または増感剤と
して働き他を開裂、水素引き抜きによりラジカルを発生
せしめる化合物、つまり光ラジカル開始剤を用いること
ができる。

【００１５】本発明における光ラジカル開始剤として
は、たとえば４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチ
ルアミノ安息香酸メチル、２−ジメチルアミノ安息香酸
エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメ
チルアミノ安息香酸ブチル、４−ジメチルアミノ安息香
酸２−エチル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベ
ンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチ
ルアセタール、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香
酸メチル、ミヒラースケトン、４，４′−ビスジエチル
アミノベンゾフェノン、４，４′−ジクロロベンゾフェ
ノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾ
インエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテ
ル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソ
ブチルエーテル、４′−イソプロピル−２−ヒドロキシ
−２−メチル−プロピオフェノン、２−ヒドロキシ−２
−メチル−プロピオフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセ
トフェノン、ｐ−ｔ−ブチルトリクロロアセトフェノ
ン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−アジ
ドベンズアルデヒド、ｐ−アジドアセトフェノン、ｐ−
アジドベンゾイン酸、ｐ−アジドベンザルアセトフェノ
ン、ｐ−アジドベンザルアセトン、４，４′−ジアジド
カルコン、１，３−ビス−（４′−アジドベンザル）−
アセトン、２，６−ビス−（４′−アジドベンザル）−
シクロヘキサノン、２，６−ビス−（４′−アジドベン
ザル）−４−メチルシクロヘキサノン、１，３−ビス−
（４′−アジドベンザル）−２−プロパノン−２′−ス
ルホン酸、１，３−ビス−（４′−アジドベンザル）−
２，２′−ジスルホン酸ナトリウム、４，４′−ジアジ
ドスチルベン−２，２′−ジスルホン酸、１，３−ビス
−（４′−アジドシンナミリデン）−２−プロパノン、
アジドピレン、３−スルホニルアジド安息香酸、４−ス
ルホニルアジド安息香酸、２，６−ビス−（４′−アジ
ドベンザル）−シクロヘキサノン−２，２′−ジスルホ
ン酸ナトリウム、２，６−ビス−（４′−アジドベンザ
ル）−メチル−シクロヘキサノン−２，２′−ジスルホ
ン酸ナトリウム、キサントン、チオキサントン、２−メ
チルチオキサントン、クロロチオキサントン、２−イソ
プロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、２，５−
ビス−（４′−ジエチルアミノベンザル）シクロペンタ
ノン、１−アセチルアミノ−４−ニトロナフタレン、５
−ニトロアセナフテン、１−ニトロピレン、α，α−ジ
クロロ−４−フェノキシアセトフェノン、１−ヒドロキ
シシクロヘキシルフェニルケトン、クマリン化合物、チ
タノセン化合物、ビイミダゾール系化合物、ベンジル等
が挙げられる。

【００１６】ポリイミド系樹脂の樹脂分濃度（重量％）
及び粘度（Ｐａ・ｓ）は、図１で示されるグラフの斜線
部及び斜線部に示される範囲とそこから樹脂分濃度
が５０重量％、粘度が１０００Ｐａ・ｓまでの範囲にな
るように調整する。この調整は、樹脂合成に用いるテト
ラカルボン酸二無水物とジアミンの量、反応系内の水分
量、溶剤の種類と量（極性と粘度）、樹脂の重合度等を
調整することにより行われる。

【００１７】樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
ｓ）は図１で示されるグラフの斜線部に示される範囲
とそこから樹脂分濃度が５０重量％、粘度が１０００Ｐ
ａ・ｓまでの範囲にあることが耐クラック性、作業性の
点から好ましい。

【００１８】樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
ｓ）はまた、図１で示されるグラフの斜線部及び斜線
部に示される範囲にあることが耐クラック性、作業性
の点からより好ましい。

【００１９】樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部に示される範囲
にあるあることが耐クラック性、作業性の点からより好
ましい。

【００２０】なお、図１の粘度（Ｐａ・ｓ）の目盛は対
数目盛である。

【００２１】また、粘度の範囲は、好ましくは１８〜１
０００Ｐａ・ｓ、より好ましくは２５〜５００Ｐａ・
ｓ、さらに好ましくは２５〜２００Ｐａ・ｓの範囲であ
る。また、粘度は３０〜５０Ｐａ・ｓの範囲あることが
特に好ましい。

【００２２】また、樹脂分濃度の範囲は、好ましくは２
０〜５０重量％、より好ましくは２５〜５０％の重量％
の範囲である。

【００２３】光部品用ポリイミド系樹脂はポリマー化合
物であるため配合等によって容易に屈折率を制御するこ
とができる。よって、光部品用ポリイミド系樹脂はその
他の光学材料とも組み合わせて光導波路を容易に形成で
きる。その他の光学材料としては、石英、金属等の無機
材料や、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、エポ
キシ樹脂等の有機材料が挙げられる。例えば、Ｓｉ上に
ＳｉＯ₂膜を形成した基板状にＳｉＯ₂よりも屈折率の高
い光部品用ポリイミド系樹脂を塗布、硬化することによ
り光導波路を形成することができる。

【００２４】本発明における光学部品としては光導波
路、光スイッチ、光増幅器、光フィルタ発光素子、受光
素子、光分波器、光干渉器、波長変換素子等の光電子部
品を挙げることができる。

【００２５】光部品用ポリイミド系樹脂は例えば光導波
路の場合、基板の上に光部品用ポリイミド系樹脂をスピ
ン塗布や浸漬塗布、ブレード塗布等で任意の厚さに塗
り、オーブンやホットプレート等で加熱硬化を行い下層
クラッドを形成する。その上にコアとなる下層クラッド
よりも硬化時に屈折率が０．２〜３％程度高いポリイミ
ド系樹脂を任意の厚さで塗布、硬化する。このときプリ
ズム等で光をコア部に入射すれば、スラブ膜導波路とな
る。この基板をドライエッチングやウエットエッチング
等の手法によって光を導波させるコアを形成し、その上
と周りに上層クラッドを組み合わせ、ポリマー光導波路
を得ることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細を説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お、光導波路の作製は図３に示すようなプロセスで行っ
た。

【００２７】実施例１ ポリイミド前駆体溶液として、４，４′−ジアミノジフ
ェニルエーテル４０ｇと２，２′−ビス（トリフルオロ
メチル）−４，４′−ジアミノビフェニル２８．８ｇを
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５８８ｇに溶解した後
に、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酸二無水物４４．４ｇ、ピロ
メリット酸二無水物３４ｇを添加し、室温で２０時間撹
拌することにより得た。このときのポリイミド前駆体溶
液の粘度は３０Ｐａ・ｓであった。また、このときのポ
リイミド前駆体溶液の樹脂分濃度は２０重量％であっ
た。

【００２８】基板は、ＳｉＯ₂で２μｍ被覆してある６
インチのＳｉＯ₂付Ｓｉウエハ１を使用した。その上に
上記ポリイミド前駆体溶液を滴下しスピン塗布（４５０
０ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとにオーブン（１００℃
／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬
化してポリイミド膜を形成し、下層クラッド２とした
（基板１）。

【００２９】その基板１上に４，４′−ジアミノジフェ
ニルエーテル３６ｇと２，２′−ビス（トリフルオロメ
チル）−４，４′−ジアミノビフェニル３１．７ｇを
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５７９ｇに溶解した後
に、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酸二無水物４４．４ｇ、ピロメ
リット酸二無水物３４ｇを添加し、室温で２０時間撹拌
することにより得たポリイミド前駆体溶液（粘度；３０
Ｐａ・ｓ、樹脂分濃度；２０重量％）を滴下しスピン塗
布（４５００ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとにオーブン
（１００℃／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６
０分）で硬化してポリイミド膜を形成し、コア層３とし
た（基板２）。

【００３０】その基板２上にフォトレジスト４（ＲＵ−
１６００Ｐ−３９；日立化成工業製）を塗布し、プリベ
ーク（１００℃／６０ｓｅｃ＠ホットプレート）した
後、ＵＶ露光（１７０ｍＪ／ｃｍ²）し、ＲＵ−１６０
０Ｐ専用現像液により現像を行った。そのあとで、ＲＩ
Ｅによりエッチングを行い、長さ５０ｍｍのコア５を形
成した（基板３）。このとき、コア部には１２％の確率
でクラックが発生した。

【００３１】基板３の上に基板１の作製に使用したのと
同じポリイミド前駆体溶液を滴下しスピン塗布（４５０
０ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとにオーブン（１００℃
／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬
化して上層クラッド６を形成した（基板４）。このよう
にして得られた基板を基板Ａとする。

【００３２】比較例１ また、比較のために、ポリイミド前駆体溶液として、
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル４０ｇと２，
２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミ
ノビフェニル２８．８ｇをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド１３２５ｇに溶解した後に、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酸二
無水物４４．４ｇ、ピロメリット酸二無水物３４ｇを添
加し、室温で２０時間撹拌することにより得た。このと
きのポリイミド前駆体溶液の粘度は５Ｐａ・ｓであっ
た。また、このときのポリイミド前駆体溶液の樹脂分濃
度は１０重量％である。

【００３３】基板は、ＳｉＯ₂で２μｍ被覆してある６
インチのシリコンウエハを使用した。その上に上記ポリ
イミド前駆体溶液を滴下しスピン塗布（２５００ｒｐｍ
／３０秒）を行ったあとにオーブン（１００℃／３０分
＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬化してポ
リイミド膜を形成し、下層クラッド２とした（基板
１）。

【００３４】その基板１上に４，４′−ジアミノジフェ
ニルエーテル３６ｇと２、２′−ビス（トリフルオロメ
チル）−４、４′−ジアミノビフェニル３１．７ｇを
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１３１５ｇに溶解した後
に、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酸二無水物４４．４ｇ、ピロ
メリット酸二無水物３４ｇを添加し、室温で２０時間撹
拌することにより得たポリイミド前駆体溶液（粘度；５
０ｄＰａ・ｓ、樹脂分濃度；１０％）を滴下しスピン塗
布（２５００ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとにオーブン
（１００℃／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６
０分）で硬化してポリイミド膜を形成した（基板２）。

【００３５】その基板５上にフォトレジスト（ＲＵ−１
６００Ｐ−３９；日立化成工業製）を塗布し、プリベー
ク（１００℃／６０ｓｅｃ＠ホットプレート）した後、
ＵＶ露光（１７０ｍＪ／ｃｍ²）し、ＲＵ−１６００Ｐ
専用現像液により現像を行った。そのあとで、ＲＩＥに
よりエッチングを行い、５０ｍｍのコア５を形成した
（基板３）。このとき、コア部には４４％の確率でクラ
ックが発生した。

【００３６】基板３の上に基板１の作製に使用したのと
同じポリイミド前駆体溶液を滴下しスピン塗布（２５０
０ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとにオーブン（１００℃
／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬
化して上層クラッド６を形成した（基板４）。このよう
にして得られた基板を基板Ｂとする。基板Ａと基板Ｂと
でクラック発生率に明らかな差があることが示された。

【００３７】実施例２ 実施例１で得た基板Ａ及び比較例１で得た基板Ｂの各１
０個の導波路について光伝送損失の測定を行った。８３
０，１３００，１５５０ｎｍの波長についてそれぞれＴ
Ｅ，ＴＭモードについて光の入射プリズムから４０ｍｍ
の距離で測定を行った。その結果各基板の光伝送損失の
平均は、基板Ａは８３０ｎｍのＴＥモードが１．０ｄＢ
／ｃｍ、ＴＭモードが０．９ｄＢ／ｃｍ、１３００ｎｍ
のＴＥモードが０．９ｄＢ／ｃｍ、ＴＭモードが１．０
ｄＢ／ｃｍ、１５５０ｎｍのＴＥモードが１．２ｄＢ／
ｃｍ、ＴＭモードが１．３ｄＢ／ｃｍであった。基板Ｂ
は８３０ｎｍのＴＥモードが５．２ｄＢ／ｃｍ、ＴＭモ
ードが５．０ｄＢ／ｃｍ、１３００ｎｍのＴＥモードが
３．７ｄＢ／ｃｍ、ＴＭモードが４．３ｄＢ／ｃｍ、１
５５０ｎｍのＴＥモードが５．０ｄＢ／ｃｍ、ＴＭモー
ドが４．９ｄＢ／ｃｍであり、基板Ａと基板Ｂとで明ら
かな光伝送損失の違いを示した。

【００３８】実施例３ 実施例１の基板Ａを作製したときのポリイミド前駆体の
基本組成について、粘度と樹脂分濃度を任意に変えてク
ラックの発生率を調査した結果を図２に示す。その結
果、図１に示す斜線部及びの領域で、それ以外の領
域に比較して光導波路作製時に発生するクラックの大幅
な低減ができた。特に、斜線部の領域では斜線部以外
の領域に比べクラックの発生率を５０％以上低減できる
ことが確認された。

【００３９】比較例２、実施例４ 実施例１で得た基板１の上に１，４−ジアミノベンゼン
１０．８ｇと２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−
４，４′−ジアミノビフェニル１４．４ｇをＮ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド８２７ｇに溶解した後に、２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−ヘキサフルオ
ロプロパン酸二無水物６６．７ｇを添加し、室温で２０
時間撹拌することにより得たポリイミド前駆体溶液（樹
脂分濃度：１０重量％、粘度：５Ｐａ・ｓ）を滴下し、
スピン塗布（２５００ｒｐｍ／３０秒）を行ったあとに
オーブン（１００℃／３０分＋２００℃／３０分＋３５
０℃／６０分）で硬化してポリイミド膜を形成した。そ
の基板をアルミマスクを用いてドライエッチにより５０
ｍｍのコアを５０個形成し、光導波路を作製した（基板
Ｃ）。

【００４０】また、実施例１で得た基板１の上に１，４
−ジアミノベンゼン１０．８ｇと２，２′−ビス（トリ
フルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル１
４．４ｇをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド３６８ｇに溶
解した後に、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酸二無水物６６．７
ｇを添加し、室温で２０時間撹拌することにより得たポ
リイミド前駆体溶液（樹脂分濃度：２０重量％、粘度：
２０Ｐａ・ｓ）を滴下し、スピン塗布（４５００ｒｐｍ
／３０秒）を行ったあとにオーブン（１００℃／３０分
＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬化してポ
リイミド膜を作製した。その基板をアルミマスクを用い
てドライエッチにより５０ｍｍのコアを５０個形成し、
光導波路を作成した（基板Ｄ）。

【００４１】基板Ｄ（実施例４）のコアを観察すると１
６％の確率でクラックが入っているのが確認されたが基
板Ｃ（比較例２）には４６％の確率でクラックが入って
いるのが確認された。基板Ｃの耐クラック性は基板Ｄよ
り劣ることが示された。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、コアやクラッドにポリ
イミド系樹脂を用いるポリマー光導波路等の低光伝送損
失の光部品において、硬化時や光導波路形成時等にクラ
ックの発生を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光部品用ポリイミド系樹脂の樹脂分濃
度と粘度の範囲を示すグラフ。

【図２】実施例１の基板Ａを作製したときのポリイミド
前駆体の基本組成とクラックの発生率を示すグラフ。

【図３】本発明の光部品である光導波路の製造プロセス
を示す説明図。

【符号の説明】

１ ＳｉＯ₂付きＳｉウエハ ２ 下層クラッド ３ コア層 ４ フォトレジスト ５ コア ６ 上層クラッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮寺 信生 茨城県つくば市和台48番 日立化成工業株 式会社筑波開発研究所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 QA07 TA00 TA36 4J043 PC065 PC135 PC145 QB31 RA35 SA06 SA47 SA54 SA55 SA71 SB01 TA22 TA47 TA48 TA70 TA71 TB01 UA032 UA121 UA122 UA131 UA132 UA222 UA261 UA262 UA362 UA632 UB011 UB012 UB021 UB052 UB121 UB122 UB151 UB152 UB281 UB301 UB302 UB312 UB401 UB402

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
   ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部及び斜線部に
   示される範囲とそこから樹脂分濃度が５０重量％、粘度
   が１０００Ｐａ・ｓまでの範囲にあるポリイミド系樹脂
   からなる光部品用ポリイミド系樹脂。
2. 【請求項２】 樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
   ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部に示される範囲
   とそこから樹脂分濃度が５０重量％、粘度が１０００Ｐ
   ａ・ｓまでの範囲にあるポリイミド系樹脂からなる光部
   品用ポリイミド系樹脂。
3. 【請求項３】 樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
   ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部及び斜線部に
   示される範囲にあるポリイミド系樹脂からなる光部品用
   ポリイミド系樹脂。
4. 【請求項４】 樹脂分濃度（重量％）及び粘度（Ｐａ・
   ｓ）が図１で示されるグラフの斜線部に示される範囲
   にあるポリイミド系樹脂からなる光部品用ポリイミド系
   樹脂。
5. 【請求項５】 粘度が１８〜１０００Ｐａ・ｓの範囲に
   あるポリイミド系樹脂からなる請求項１記載の光部品用
   ポリイミド系樹脂。
6. 【請求項６】 樹脂分濃度が２０〜５０重量％の範囲に
   あるポリイミド系樹脂からなる請求項１記載の光部品用
   ポリイミド系樹脂。
7. 【請求項７】 樹脂分濃度が２５〜５０重量％の範囲に
   あるポリイミド系樹脂からなる請求項１記載の光部品用
   ポリイミド系樹脂。
8. 【請求項８】 請求項１〜７何れか記載の光部品用ポリ
   イミド系樹脂を光伝送材料として用いた光部品。