JP2001108854A - ポリマー光導波路 - Google Patents
ポリマー光導波路Info
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- JP2001108854A JP2001108854A JP2000080174A JP2000080174A JP2001108854A JP 2001108854 A JP2001108854 A JP 2001108854A JP 2000080174 A JP2000080174 A JP 2000080174A JP 2000080174 A JP2000080174 A JP 2000080174A JP 2001108854 A JP2001108854 A JP 2001108854A
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- thermal expansion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱性があり、かつ周辺部材との熱膨張係数
差が小さいポリマー光導波路を提供すること。 【解決手段】 コア層４１とそれを囲むクラッド層４
２，４３からなる光導波路の外側に、酸二無水物として
「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤＢ」を含むポリ
イミド１割に対し、酸二無水物として「ＰＭＤＡ」、ジ
アミンとして「ＴＦＤＢ」を含むポリイミド９割の割合
からなるポリイミド共重合体による、前記クラッド層４
２，４３より熱膨張係数の小さい第二クラッド層４４，
４５を設けることにより、ポリマー光導波路全体の熱膨
張係数を低く抑える。
差が小さいポリマー光導波路を提供すること。 【解決手段】 コア層４１とそれを囲むクラッド層４
２，４３からなる光導波路の外側に、酸二無水物として
「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤＢ」を含むポリ
イミド１割に対し、酸二無水物として「ＰＭＤＡ」、ジ
アミンとして「ＴＦＤＢ」を含むポリイミド９割の割合
からなるポリイミド共重合体による、前記クラッド層４
２，４３より熱膨張係数の小さい第二クラッド層４４，
４５を設けることにより、ポリマー光導波路全体の熱膨
張係数を低く抑える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・光素子との
熱膨張係数の整合性に優れるポリマー光導波路に関する
ものである。
熱膨張係数の整合性に優れるポリマー光導波路に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラスやポリマーを材料にした光導波路
は、光通信システムの発展に伴ってその重要性を増して
いる。特に、波長分割多重方式（ＷＤＭ）のシステムで
使われるアレイ導波路格子（ＡＷＧ）フィルタや、光ネ
ットワークユニット（ＯＮＵ）に使われる光送受信モジ
ュール等に向けた光導波路の需要が高まっている。ま
た、交換機や計算機の内部にも光を使った並列光伝送シ
ステムの適用が検討されている。
は、光通信システムの発展に伴ってその重要性を増して
いる。特に、波長分割多重方式（ＷＤＭ）のシステムで
使われるアレイ導波路格子（ＡＷＧ）フィルタや、光ネ
ットワークユニット（ＯＮＵ）に使われる光送受信モジ
ュール等に向けた光導波路の需要が高まっている。ま
た、交換機や計算機の内部にも光を使った並列光伝送シ
ステムの適用が検討されている。
【０００３】これら光導波路部品への需要が高まるにつ
れて、その低価格化への要求も高まっている。光導波路
の低価格化を目指して、材料にポリマーを採用するのは
有力な方策である。
れて、その低価格化への要求も高まっている。光導波路
の低価格化を目指して、材料にポリマーを採用するのは
有力な方策である。
【０００４】ところが、一般に、ポリマーは耐熱性が低
く、半田溶融温度で使えるポリマー材料は限られてい
る。また、ポリマー材料は熱膨張係数が数十ｐｐｍ／℃
のオーダーと、半導体や金属材料の熱膨張係数の１０倍
近い値であり、整合性が良くない。
く、半田溶融温度で使えるポリマー材料は限られてい
る。また、ポリマー材料は熱膨張係数が数十ｐｐｍ／℃
のオーダーと、半導体や金属材料の熱膨張係数の１０倍
近い値であり、整合性が良くない。
【０００５】耐熱性に関しては、フッ素化ポリイミドを
使用することで耐熱性のポリマー光導波路が実現されて
いる。例えば、特許第２６５７７００号にはトリフルオ
ロメチル基を有するポリイミドが耐熱性光学材料に適し
ていることが述べられている。
使用することで耐熱性のポリマー光導波路が実現されて
いる。例えば、特許第２６５７７００号にはトリフルオ
ロメチル基を有するポリイミドが耐熱性光学材料に適し
ていることが述べられている。
【０００６】熱膨張率の小さなポリイミドも、例えば特
許第２８４３３１４号には、剛直な骨格を有する低熱膨
張率のフッ素化ポリイミドが、また、Ｔ．Ｍａｔｓｕｕ
ｒａ他著「Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆ
ｒｏｍ ２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔ
ｈｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙ
ｌ．」（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．２
６，ｐｐ．４１９−４２３，１９９３年）には、熱膨張
係数が−５ｐｐｍ／℃から８０ｐｐｍ／℃の間で制御可
能なフッ素化ポリイミド共重合体が述べられている。
許第２８４３３１４号には、剛直な骨格を有する低熱膨
張率のフッ素化ポリイミドが、また、Ｔ．Ｍａｔｓｕｕ
ｒａ他著「Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆ
ｒｏｍ ２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔ
ｈｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙ
ｌ．」（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．２
６，ｐｐ．４１９−４２３，１９９３年）には、熱膨張
係数が−５ｐｐｍ／℃から８０ｐｐｍ／℃の間で制御可
能なフッ素化ポリイミド共重合体が述べられている。
【０００７】このように、耐熱性と低熱膨張率を兼ね備
えたポリマー材料がないわけではない。
えたポリマー材料がないわけではない。
【０００８】しかしながら、例えば特許第２８４３３１
４号に記載された低熱膨張率のフッ素化ポリイミドは、
屈折率が１．６４７と高く光導波路のクラッド材に用い
るのには適さない。また、他の種類のフッ素化ポリイミ
ドに比べ透明性が劣るため、光導波路のコア材に用いる
のにも適さない。この点は、Ｔ．Ｍａｔｓｕｕｒａ他著
「Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ
２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）
−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ．」（Ｍ
ａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．４
１９−４２３，１９９３年）に述べられた共重合体につ
いても同様である。
４号に記載された低熱膨張率のフッ素化ポリイミドは、
屈折率が１．６４７と高く光導波路のクラッド材に用い
るのには適さない。また、他の種類のフッ素化ポリイミ
ドに比べ透明性が劣るため、光導波路のコア材に用いる
のにも適さない。この点は、Ｔ．Ｍａｔｓｕｕｒａ他著
「Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ
２，２’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）
−４，４’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ．」（Ｍ
ａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．４
１９−４２３，１９９３年）に述べられた共重合体につ
いても同様である。
【０００９】これは、一般に、低熱膨張率のポリマーは
剛直な構造を持ち、密度が高いため、密度に比例する屈
折率も高くなるためである。
剛直な構造を持ち、密度が高いため、密度に比例する屈
折率も高くなるためである。
【００１０】このため、従来のポリマー光導波路は、熱
膨張係数が数十ｐｐｍ／℃という通常の値の材料で作ら
れていた。そのため、シリコン等の熱膨張係数の小さい
基板上に形成したポリマー光導波路には応力が加わり、
光導波路の偏波依存性の原因となったり、光導波路と基
板が反ってしまう原因となっていた。
膨張係数が数十ｐｐｍ／℃という通常の値の材料で作ら
れていた。そのため、シリコン等の熱膨張係数の小さい
基板上に形成したポリマー光導波路には応力が加わり、
光導波路の偏波依存性の原因となったり、光導波路と基
板が反ってしまう原因となっていた。
【００１１】［従来例１］図１、図２は従来のポリマー
光導波路の一例を示すもので、図中、１は基板、１１は
コア層、１２，１３はクラッド層である。
光導波路の一例を示すもので、図中、１は基板、１１は
コア層、１２，１３はクラッド層である。
【００１２】ポリイミド光導波路の場合、ポリアミド酸
溶液状態で基板上に塗布され、イミド化するために３０
０℃以上に加熱される。例えば、ガラス転移温度３２０
℃、熱膨張係数８０ｐｐｍ／℃のポリイミドが３５０℃
でイミド化されたとすると、３５０℃ではガラス転移温
度以上であるため、ヤング率は小さく、ほぼ図１に示し
たように平坦な状態にある。
溶液状態で基板上に塗布され、イミド化するために３０
０℃以上に加熱される。例えば、ガラス転移温度３２０
℃、熱膨張係数８０ｐｐｍ／℃のポリイミドが３５０℃
でイミド化されたとすると、３５０℃ではガラス転移温
度以上であるため、ヤング率は小さく、ほぼ図１に示し
たように平坦な状態にある。
【００１３】これを室温２５℃まで冷却すると、ポリイ
ミドからなるコア層及びクラッド層１１〜１３は（３０
０−２５）×８０ｐｐｍ＝２．２％だけ収縮する。基板
１がシリコン（熱膨張係数４ｐｐｍ／℃）であれば、基
板の収縮は（３００−２５）×４ｐｐｍ＝０．１１％で
あるため、ポリイミドの収縮がかなり大きい。このた
め、ポリイミドからなるコア層及びクラッド層１１〜１
３並びに基板１は図２に示すように下に凸の形状に反っ
てしまう。ポリイミド膜が厚い場合には、基板１が破壊
されることもある。
ミドからなるコア層及びクラッド層１１〜１３は（３０
０−２５）×８０ｐｐｍ＝２．２％だけ収縮する。基板
１がシリコン（熱膨張係数４ｐｐｍ／℃）であれば、基
板の収縮は（３００−２５）×４ｐｐｍ＝０．１１％で
あるため、ポリイミドの収縮がかなり大きい。このた
め、ポリイミドからなるコア層及びクラッド層１１〜１
３並びに基板１は図２に示すように下に凸の形状に反っ
てしまう。ポリイミド膜が厚い場合には、基板１が破壊
されることもある。
【００１４】［従来例２］図３、図４は従来のポリマー
光導波路の他の例を示すものである。
光導波路の他の例を示すものである。
【００１５】従来例１に示したガラス転移温度、熱膨張
係数を持ったポリイミドで作製された光導波路上に半田
接続用の金属電極を形成し、次いで基板から剥離して電
極２１付のフィルム光導波路１０を作製する。
係数を持ったポリイミドで作製された光導波路上に半田
接続用の金属電極を形成し、次いで基板から剥離して電
極２１付のフィルム光導波路１０を作製する。
【００１６】このフィルム光導波路１０に、半田バンプ
２２を搭載した光素子２３を位置合わせして接続する。
この時、電極２１と半田バンプ２２のピッチを合わせて
おけば、光素子２３上に、電極２１を持ったフィルム光
導波路１０が半田バンプ２２を介して位置合わせされ
る。
２２を搭載した光素子２３を位置合わせして接続する。
この時、電極２１と半田バンプ２２のピッチを合わせて
おけば、光素子２３上に、電極２１を持ったフィルム光
導波路１０が半田バンプ２２を介して位置合わせされ
る。
【００１７】半田を溶融させてフィルム光導波路１０と
光素子２３とを接続するために加熱すると、半田溶融温
度では、フィルム光導波路１０と光素子２３との熱膨張
率差のために位置ずれが発生し、室温に戻った状態で
は、図４に示すように位置ずれが固定されてしまう。
光素子２３とを接続するために加熱すると、半田溶融温
度では、フィルム光導波路１０と光素子２３との熱膨張
率差のために位置ずれが発生し、室温に戻った状態で
は、図４に示すように位置ずれが固定されてしまう。
【００１８】位置ずれの大きさは、フィルム光導波路１
０と光素子２３の熱膨張率差に依存する。半田の融点を
１８０℃、光素子２３の熱膨張率を４ｐｐｍ／℃とし、
半田バンプ２２のピッチが２５０μｍであれば、約１
％、即ち２５０μｍピッチあたり約３μｍの位置ずれが
発生してしまう。光素子２３全体の大きさが２ｍｍであ
れば、半分の１ｍｍの約１％、即ち１０μｍの位置ずれ
が発生する。このため、光素子２３とフィルム光導波路
１０との光軸がずれてしまい、光損失の増大等の問題が
発生する。
０と光素子２３の熱膨張率差に依存する。半田の融点を
１８０℃、光素子２３の熱膨張率を４ｐｐｍ／℃とし、
半田バンプ２２のピッチが２５０μｍであれば、約１
％、即ち２５０μｍピッチあたり約３μｍの位置ずれが
発生してしまう。光素子２３全体の大きさが２ｍｍであ
れば、半分の１ｍｍの約１％、即ち１０μｍの位置ずれ
が発生する。このため、光素子２３とフィルム光導波路
１０との光軸がずれてしまい、光損失の増大等の問題が
発生する。
【００１９】［従来例３］図５、図６は従来のポリマー
光導波路のさらに他の例を示すものである。
光導波路のさらに他の例を示すものである。
【００２０】従来例１に示したポリイミドで作製された
光導波路を基板から剥離してフィルム光導波路１０を作
製する。このフィルム光導波路１０の片面に、例えばス
パッタで金属３１を蒸着して金属層３２を形成する。図
５に示すように一方向から金属３１が蒸着されるので、
金属３１が衝突するフィルム光導波路１０のクラッド層
１３は温度が上昇して膨張し、フィルム光導波路１０は
図６に示すように反ってしまう。
光導波路を基板から剥離してフィルム光導波路１０を作
製する。このフィルム光導波路１０の片面に、例えばス
パッタで金属３１を蒸着して金属層３２を形成する。図
５に示すように一方向から金属３１が蒸着されるので、
金属３１が衝突するフィルム光導波路１０のクラッド層
１３は温度が上昇して膨張し、フィルム光導波路１０は
図６に示すように反ってしまう。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】このように、耐熱性と
低熱膨張率を兼ね備えた光導波路用ポリマー材料はな
く、両特性を兼ね備えたポリマー光導波路の実現が望ま
れていた。
低熱膨張率を兼ね備えた光導波路用ポリマー材料はな
く、両特性を兼ね備えたポリマー光導波路の実現が望ま
れていた。
【００２２】本発明の目的は、耐熱性があり、かつ周辺
部材との熱膨張係数差が小さいポリマー光導波路を提供
することにある。
部材との熱膨張係数差が小さいポリマー光導波路を提供
することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の発明では、屈折率の高いコア層と、コア層よ
り屈折率の小さいクラッド層とを含むポリマー光導波路
において、クラッド層の外側に該クラッド層より熱膨張
係数の小さい第二クラッド層を備えたことを特徴とす
る。
め、第１の発明では、屈折率の高いコア層と、コア層よ
り屈折率の小さいクラッド層とを含むポリマー光導波路
において、クラッド層の外側に該クラッド層より熱膨張
係数の小さい第二クラッド層を備えたことを特徴とす
る。
【００２４】第１の発明によれば、ポリマー光導波路の
クラッド層の外側に熱膨張係数の小さい第二クラッド層
を設けることにより、ポリマー光導波路全体の熱膨張係
数が低く抑えられる。これにより、周辺部材との熱膨張
係数の差に起因する応力発生や位置ずれを抑制すること
ができる。コアを導波する光は、第二クラッド層を導波
しないため、ポリマー光導波路の光損失が低下すること
はない。
クラッド層の外側に熱膨張係数の小さい第二クラッド層
を設けることにより、ポリマー光導波路全体の熱膨張係
数が低く抑えられる。これにより、周辺部材との熱膨張
係数の差に起因する応力発生や位置ずれを抑制すること
ができる。コアを導波する光は、第二クラッド層を導波
しないため、ポリマー光導波路の光損失が低下すること
はない。
【００２５】また、第２の発明では、屈折率の高いコア
層と、コア層より屈折率の小さいクラッド層とを含むポ
リマー光導波路において、コア層及び該コア層を囲むク
ラッド層が該クラッド層より熱膨張係数の小さい第二ク
ラッド層で挟み込まれたことを特徴とする。
層と、コア層より屈折率の小さいクラッド層とを含むポ
リマー光導波路において、コア層及び該コア層を囲むク
ラッド層が該クラッド層より熱膨張係数の小さい第二ク
ラッド層で挟み込まれたことを特徴とする。
【００２６】第２の発明によれば、ポリマー光導波路の
コア層及びクラッド層が熱膨張係数の小さい第二クラッ
ド層で挟み込まれることにより、ポリマー光導波路全体
の熱膨張係数が低く抑えられる。これにより、周辺部材
との熱膨張係数の差に起因する応力発生や位置ずれを抑
制することができる。コアを導波する光は、第二クラッ
ド層を導波しないため、ポリマー光導波路の光損失が低
下することはない。
コア層及びクラッド層が熱膨張係数の小さい第二クラッ
ド層で挟み込まれることにより、ポリマー光導波路全体
の熱膨張係数が低く抑えられる。これにより、周辺部材
との熱膨張係数の差に起因する応力発生や位置ずれを抑
制することができる。コアを導波する光は、第二クラッ
ド層を導波しないため、ポリマー光導波路の光損失が低
下することはない。
【００２７】また、第３の発明では、屈折率の高いコア
層と、コア層より屈折率の小さいクラッド層とを含むポ
リマー光導波路において、コア層及び該コア層を囲むク
ラッド層が該クラッド層より熱膨張係数の小さい第二ク
ラッド層に埋め込まれたことを特徴とする。
層と、コア層より屈折率の小さいクラッド層とを含むポ
リマー光導波路において、コア層及び該コア層を囲むク
ラッド層が該クラッド層より熱膨張係数の小さい第二ク
ラッド層に埋め込まれたことを特徴とする。
【００２８】第３の発明によれば、ポリマー光導波路の
コア層及びクラッド層が熱膨張係数の小さい第二クラッ
ド層に埋め込まれることにより、第二クラッド層が上下
方向にも連続することになり、第１、第２の発明に比
べ、さらにポリマー光導波路全体の熱膨張係数が低く抑
えられる。これにより、周辺部材との熱膨張係数の差に
起因する応力発生や位置ずれを抑制することができる。
コアを導波する光は、第二クラッド層を導波しないた
め、ポリマー光導波路の光損失が低下することはない。
コア層及びクラッド層が熱膨張係数の小さい第二クラッ
ド層に埋め込まれることにより、第二クラッド層が上下
方向にも連続することになり、第１、第２の発明に比
べ、さらにポリマー光導波路全体の熱膨張係数が低く抑
えられる。これにより、周辺部材との熱膨張係数の差に
起因する応力発生や位置ずれを抑制することができる。
コアを導波する光は、第二クラッド層を導波しないた
め、ポリマー光導波路の光損失が低下することはない。
【００２９】また、第４の発明では、第二クラッド層の
材料として、化学式１に示す構成単位
材料として、化学式１に示す構成単位
【００３０】
【化５】
【００３１】と、化学式２に示す構成単位
【００３２】
【化６】
【００３３】との共重合体、または前記化学式２に示す
構成単位のポリイミドを用いたことを特徴とする。
構成単位のポリイミドを用いたことを特徴とする。
【００３４】第４の発明によれば、熱膨張係数の小さい
第二クラッド層の材料として、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢとＰ
ＭＤＡ／ＴＦＤＢの共重合体、またはＰＭＤＡ／ＴＦＤ
Ｂ単体を用いることにより、熱膨張係数を周辺部材に合
わせて調整することが可能である。また、その高い耐熱
性により、ポリマー光導波路の耐熱性を低下させること
なく、熱膨張係数の制御が可能である。
第二クラッド層の材料として、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢとＰ
ＭＤＡ／ＴＦＤＢの共重合体、またはＰＭＤＡ／ＴＦＤ
Ｂ単体を用いることにより、熱膨張係数を周辺部材に合
わせて調整することが可能である。また、その高い耐熱
性により、ポリマー光導波路の耐熱性を低下させること
なく、熱膨張係数の制御が可能である。
【００３５】本発明のポリマー光導波路は、基板を持た
ないフィルム光導波路として用いた場合に、特にその低
熱膨張性を活かすことができる。通常のポリマーフィル
ム光導波路では、製膜時の基板との熱膨張率差に起因す
る残留応力のために、反りの発生が懸念される。例え
ば、シリコンウェーハやアルミニウム基板等の低熱膨張
性基板上で形成した場合、本発明のポリマー光導波路
は、自身の熱膨張係数も小さいため、製膜時の残留応力
が小さく、反りの発生が少ない。
ないフィルム光導波路として用いた場合に、特にその低
熱膨張性を活かすことができる。通常のポリマーフィル
ム光導波路では、製膜時の基板との熱膨張率差に起因す
る残留応力のために、反りの発生が懸念される。例え
ば、シリコンウェーハやアルミニウム基板等の低熱膨張
性基板上で形成した場合、本発明のポリマー光導波路
は、自身の熱膨張係数も小さいため、製膜時の残留応力
が小さく、反りの発生が少ない。
【００３６】ここで、これらのコア層、クラッド層、第
二クラッド層はその熱膨張係数が異なることから、剥離
することも心配される。
二クラッド層はその熱膨張係数が異なることから、剥離
することも心配される。
【００３７】そこで、第５の発明では、クラッド層及び
第二クラッド層を形成するポリマーとしてポリイミドあ
るいはその共重合体を用い、ポリイミドあるいはその共
重合体を構成する酸二無水物もしくはジアミンの少なく
とも一方が各層共通であることを特徴とする。
第二クラッド層を形成するポリマーとしてポリイミドあ
るいはその共重合体を用い、ポリイミドあるいはその共
重合体を構成する酸二無水物もしくはジアミンの少なく
とも一方が各層共通であることを特徴とする。
【００３８】第５の発明によれば、これらの全ての層に
共通のポリイミドあるいはその共重合体の構成成分を含
有させることにより、各層間の接着性を高め、剥離を防
ぐことができる。
共通のポリイミドあるいはその共重合体の構成成分を含
有させることにより、各層間の接着性を高め、剥離を防
ぐことができる。
【００３９】また、第６の発明では、クラッド層と第二
クラッド層との間に接着性ポリマー層を設けたことを特
徴とする。
クラッド層との間に接着性ポリマー層を設けたことを特
徴とする。
【００４０】第６の発明によれば、特に熱膨張係数の差
の大きいクラッド層と第二クラッド層との間に接着性ポ
リマー層を形成することで、剥離を効果的に防ぐことが
できる。
の大きいクラッド層と第二クラッド層との間に接着性ポ
リマー層を形成することで、剥離を効果的に防ぐことが
できる。
【００４１】また、第７の発明では、接着性ポリマー層
の材料として、化学式３に示す構成単位
の材料として、化学式３に示す構成単位
【００４２】
【化７】
【００４３】のポリイミドを用いたことを特徴とする。
【００４４】第７の発明によれば、接着性ポリマー層と
して、６ＦＤＡ／ＯＤＡを用いることにより、クラッド
層及び第二クラッド層を構成するポリイミドとの高い接
着性が得られ、層間の剥離を防止することができる。
して、６ＦＤＡ／ＯＤＡを用いることにより、クラッド
層及び第二クラッド層を構成するポリイミドとの高い接
着性が得られ、層間の剥離を防止することができる。
【００４５】また、第８の発明では、コア層及びクラッ
ド層を形成する材料として前記化学式１に示す構成単位
と、化学式４に示す構成単位
ド層を形成する材料として前記化学式１に示す構成単位
と、化学式４に示す構成単位
【００４６】
【化８】
【００４７】との共重合体、または前記化学式１に示す
構成単位のポリイミドを用いたことを特徴とする。
構成単位のポリイミドを用いたことを特徴とする。
【００４８】第８の発明によれば、コア層及びクラッド
層の材料として、例えば６ＦＤＡ／ＴＦＤＢとＰＭＤＡ
／ＴＦＤＢの共重合体に比べ、８５０ｎｍ帯域等の短波
長領域での光透過性に優れる６ＦＤＡ／ＴＦＤＢと６Ｆ
ＤＡ／ＤＤＳの共重合体、または６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ単
体を用いることにより、損失の少ないポリマー光導波路
を実現できる。
層の材料として、例えば６ＦＤＡ／ＴＦＤＢとＰＭＤＡ
／ＴＦＤＢの共重合体に比べ、８５０ｎｍ帯域等の短波
長領域での光透過性に優れる６ＦＤＡ／ＴＦＤＢと６Ｆ
ＤＡ／ＤＤＳの共重合体、または６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ単
体を用いることにより、損失の少ないポリマー光導波路
を実現できる。
【００４９】また、第９の発明では、これらの光導波路
を、基板を持たないフィルム光導波路としたことを特徴
とする。
を、基板を持たないフィルム光導波路としたことを特徴
とする。
【００５０】第９の発明によれば、これらのポリマー光
導波路は、基板から剥離させてフィルム光導波路として
用いた場合にもその低熱膨張性という特徴が発揮され
る。
導波路は、基板から剥離させてフィルム光導波路として
用いた場合にもその低熱膨張性という特徴が発揮され
る。
【００５１】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］図７、図８は本
発明のポリマー光導波路の第１の実施の形態を示すもの
で、図中、１は基板、４１はコア層、４２，４３はクラ
ッド層、４４，４５は第二クラッド層である。
発明のポリマー光導波路の第１の実施の形態を示すもの
で、図中、１は基板、４１はコア層、４２，４３はクラ
ッド層、４４，４５は第二クラッド層である。
【００５２】シリコンウェーハ等の基板１上に、低熱膨
張率のフッ素化ポリイミド共重合体の前駆体を、例えば
３０μｍ塗布する。このポリイミド共重合体は、酸二無
水物として「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤＢ」
を含む下記化学式１に示すポリイミド１割に対し、酸二
無水物として「ＰＭＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤ
Ｂ」を含む下記化学式２に示すポリイミド９割の割合か
らなり、熱膨張係数は約２ｐｐｍ／℃である。このポリ
イミド前駆体を、例えば３５０℃まで加熱してイミド化
し、低熱膨張率の第二クラッド層４４を形成する。
張率のフッ素化ポリイミド共重合体の前駆体を、例えば
３０μｍ塗布する。このポリイミド共重合体は、酸二無
水物として「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤＢ」
を含む下記化学式１に示すポリイミド１割に対し、酸二
無水物として「ＰＭＤＡ」、ジアミンとして「ＴＦＤ
Ｂ」を含む下記化学式２に示すポリイミド９割の割合か
らなり、熱膨張係数は約２ｐｐｍ／℃である。このポリ
イミド前駆体を、例えば３５０℃まで加熱してイミド化
し、低熱膨張率の第二クラッド層４４を形成する。
【００５３】第二クラッド層４４の上に、化学式１で示
すポリイミドからなるクラッド層４２を同様に２０μｍ
形成する。このクラッド層４２の熱膨張係数は約６０ｐ
ｐｍ／℃である。さらにクラッド層４２の上に、化学式
１で示すポリイミド３割に対し、酸二無水物として「６
ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＤＤＳ」を含む下記化学式
４で示すポリイミド７割の割合からなるポリイミド共重
合体でコア層４１を約５０μｍ形成する。
すポリイミドからなるクラッド層４２を同様に２０μｍ
形成する。このクラッド層４２の熱膨張係数は約６０ｐ
ｐｍ／℃である。さらにクラッド層４２の上に、化学式
１で示すポリイミド３割に対し、酸二無水物として「６
ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＤＤＳ」を含む下記化学式
４で示すポリイミド７割の割合からなるポリイミド共重
合体でコア層４１を約５０μｍ形成する。
【００５４】
【化９】
【００５５】
【化１０】
【００５６】
【化１１】
【００５７】コア層４１は、必要に応じて反応性イオン
エッチング等の手法によりリッジ構造に加工される。同
様にクラッド層４３、第二クラッド層４５を各々クラッ
ド層４２、第二クラッド層４４と同様の材料で形成す
る。コア層４１がリッジ構造に加工されている場合は埋
込形光導波路、コア層４１が平面の場合はスラブ光導波
路と呼ばれる。
エッチング等の手法によりリッジ構造に加工される。同
様にクラッド層４３、第二クラッド層４５を各々クラッ
ド層４２、第二クラッド層４４と同様の材料で形成す
る。コア層４１がリッジ構造に加工されている場合は埋
込形光導波路、コア層４１が平面の場合はスラブ光導波
路と呼ばれる。
【００５８】このようにして基板１上に形成された光導
波路は、光の導波するコア層４１の回りをクラッド層４
２，４３、第二クラッド層４４，４５が囲む５層構造の
マルチモード光導波路となる。第二クラッド層４４，４
５の熱膨張係数が約２ｐｐｍ／℃と小さいために、例え
ばシリコンウェーハ（熱膨張係数＝約３ｐｐｍ／℃）を
基板とした場合も、基板との熱膨張係数の差が小さく、
図２に示したような反りは発生しない。
波路は、光の導波するコア層４１の回りをクラッド層４
２，４３、第二クラッド層４４，４５が囲む５層構造の
マルチモード光導波路となる。第二クラッド層４４，４
５の熱膨張係数が約２ｐｐｍ／℃と小さいために、例え
ばシリコンウェーハ（熱膨張係数＝約３ｐｐｍ／℃）を
基板とした場合も、基板との熱膨張係数の差が小さく、
図２に示したような反りは発生しない。
【００５９】また、この光導波路は共通の構成成分（化
学式１に示すポリイミドを構成する酸二無水物「６ＦＤ
Ａ」もしくはジアミン「ＴＦＤＢ」）を全ての層に含ん
でいるため、各層間の接着性に優れ、例えばクラッド層
と第二クラッド層との間での剥離も起き難い。
学式１に示すポリイミドを構成する酸二無水物「６ＦＤ
Ａ」もしくはジアミン「ＴＦＤＢ」）を全ての層に含ん
でいるため、各層間の接着性に優れ、例えばクラッド層
と第二クラッド層との間での剥離も起き難い。
【００６０】また、この光導波路を基板１から剥離する
ことにより、図８に示すような、フィルム光導波路４０
が得られる。このフィルム光導波路４０は最外層部が熱
膨張係数の小さい第二クラッド層４４，４５であるの
で、例えば第二クラッド層４４の側が室温、第二クラッ
ド層４５の側が２００℃の高温に曝された場合でも、
（２００−２５）×２ｐｐｍ＝０．０３５％の伸びしか
発生せず、ほとんど反りは起きないといえる。従来例３
に示したように片面に金属がスパッタ蒸着されるような
場合でも反りは無視できることになる。
ことにより、図８に示すような、フィルム光導波路４０
が得られる。このフィルム光導波路４０は最外層部が熱
膨張係数の小さい第二クラッド層４４，４５であるの
で、例えば第二クラッド層４４の側が室温、第二クラッ
ド層４５の側が２００℃の高温に曝された場合でも、
（２００−２５）×２ｐｐｍ＝０．０３５％の伸びしか
発生せず、ほとんど反りは起きないといえる。従来例３
に示したように片面に金属がスパッタ蒸着されるような
場合でも反りは無視できることになる。
【００６１】［実施の形態２］図９は本発明のポリマー
光導波路の第２の実施の形態を示すものである。
光導波路の第２の実施の形態を示すものである。
【００６２】実施の形態１で作製したフィルム光導波路
４０に金属をスパッタ蒸着し、パターニングして、例え
ば直径３０μｍの電極５１を複数、２５０μｍ間隔に形
成する。また、片方の端面４６を４５度に切断して光路
を９０度変換できるようにしておく。
４０に金属をスパッタ蒸着し、パターニングして、例え
ば直径３０μｍの電極５１を複数、２５０μｍ間隔に形
成する。また、片方の端面４６を４５度に切断して光路
を９０度変換できるようにしておく。
【００６３】シリコンを主成分とするフォトダイオード
アレイ等の光素子５２上に同じく直径３０μｍの電極
（図示せず）を複数、２５０μｍ間隔で形成し、半田バ
ンプ５３を形成しておく。
アレイ等の光素子５２上に同じく直径３０μｍの電極
（図示せず）を複数、２５０μｍ間隔で形成し、半田バ
ンプ５３を形成しておく。
【００６４】光素子５２上にフィルム光導波路４０を搭
載し、４５度切断端面４６の直下に光素子５２の受光部
５４が来るように位置合わせする。半田バンプ５３を溶
融させて冷却することにより、光素子５２の受光部５４
とフィルム光導波路４０とが光軸合わせされた、いわゆ
るフィルム実装部品が実現できる。この場合、光導波路
のコア層４１を伝搬し、４５度切断端面４６で反射され
た光は、クラッド層４２、第二クラッド層４４を透過し
て、光素子５２の受光部５４に照射される。
載し、４５度切断端面４６の直下に光素子５２の受光部
５４が来るように位置合わせする。半田バンプ５３を溶
融させて冷却することにより、光素子５２の受光部５４
とフィルム光導波路４０とが光軸合わせされた、いわゆ
るフィルム実装部品が実現できる。この場合、光導波路
のコア層４１を伝搬し、４５度切断端面４６で反射され
た光は、クラッド層４２、第二クラッド層４４を透過し
て、光素子５２の受光部５４に照射される。
【００６５】第二クラッド層４４はコア層４１やクラッ
ド層４２に比べれば、わずかに透明性に劣るが、透過す
る距離は第二クラッド層４４の厚み約３０μｍであるの
で、全体の光損失にはほとんど影響を与えない。
ド層４２に比べれば、わずかに透明性に劣るが、透過す
る距離は第二クラッド層４４の厚み約３０μｍであるの
で、全体の光損失にはほとんど影響を与えない。
【００６６】この時、フィルム光導波路４０の熱膨張係
数は約２ｐｐｍ／℃と小さく、光素子５２の熱膨張係数
（約３ｐｐｍ／℃）に近いため、熱膨張率差による位置
ずれはほとんど発生しない。また、熱膨張率差が小さい
ため、熱履歴による歪みの蓄積等も小さく、信頼性の高
い接続ができる。光素子として、例えばＧａＡｓ系の面
発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を用いることもできる。Ｇ
ａＡｓの熱膨張係数も６ｐｐｍ／℃程度の値であるの
で、本実施の形態の第二クラッド層を有する光導波路で
あれば、熱膨張係数差による位置ずれ等はほとんど無視
できる。
数は約２ｐｐｍ／℃と小さく、光素子５２の熱膨張係数
（約３ｐｐｍ／℃）に近いため、熱膨張率差による位置
ずれはほとんど発生しない。また、熱膨張率差が小さい
ため、熱履歴による歪みの蓄積等も小さく、信頼性の高
い接続ができる。光素子として、例えばＧａＡｓ系の面
発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を用いることもできる。Ｇ
ａＡｓの熱膨張係数も６ｐｐｍ／℃程度の値であるの
で、本実施の形態の第二クラッド層を有する光導波路で
あれば、熱膨張係数差による位置ずれ等はほとんど無視
できる。
【００６７】［実施の形態３］フィルム光導波路を、例
えばアルミ基板に半田バンプ接続する場合もある。アル
ミの熱膨張係数は約２５ｐｐｍ／℃であるので、実施の
形態１や実施の形態２に比べて、第二クラッド層の熱膨
張係数をやや大きくしてやる必要がある。そのために
は、実施の形態１で示した第二クラッド層用のポリイミ
ド共重合体の組成（化学式１に示すポリイミド１割に対
し、化学式２に示すポリイミド９割の割合）を変更し、
化学式１に示すポリイミド２割に対し、化学式２に示す
ポリイミド８割の割合とすれば良い。
えばアルミ基板に半田バンプ接続する場合もある。アル
ミの熱膨張係数は約２５ｐｐｍ／℃であるので、実施の
形態１や実施の形態２に比べて、第二クラッド層の熱膨
張係数をやや大きくしてやる必要がある。そのために
は、実施の形態１で示した第二クラッド層用のポリイミ
ド共重合体の組成（化学式１に示すポリイミド１割に対
し、化学式２に示すポリイミド９割の割合）を変更し、
化学式１に示すポリイミド２割に対し、化学式２に示す
ポリイミド８割の割合とすれば良い。
【００６８】この組成のポリイミド共重合体の熱膨張係
数は約２３ｐｐｍ／℃であり、アルミ基板との熱膨張率
差は極めて小さい。共重合体の組成を精密に調整すれ
ば、熱膨張率をより正確に合わせることもできる。ま
た、この共重合体の組成で変えられる範囲（約−５ｐｐ
ｍ／℃から８０ｐｐｍ／℃）で、種々の周辺部材の熱膨
張率に合わせて調整することができる。
数は約２３ｐｐｍ／℃であり、アルミ基板との熱膨張率
差は極めて小さい。共重合体の組成を精密に調整すれ
ば、熱膨張率をより正確に合わせることもできる。ま
た、この共重合体の組成で変えられる範囲（約−５ｐｐ
ｍ／℃から８０ｐｐｍ／℃）で、種々の周辺部材の熱膨
張率に合わせて調整することができる。
【００６９】［実施の形態４］図１０、図１１、図１２
は本発明のポリマー光導波路の第４の実施の形態を示す
ものである。
は本発明のポリマー光導波路の第４の実施の形態を示す
ものである。
【００７０】シリコンウェーハ等の基板１上に、例えば
化学式２に示すフッ素化ポリイミドからなる第二クラッ
ド層６１を３０μｍ形成する。第二クラッド層６１の上
に接着性ポリマー層（図示せず）として、酸二無水物と
して「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＯＤＡ」を含む下
記化学式３に示すポリイミドを０．３μｍ形成する。さ
らに、化学式１で示すポリイミドからなる下部クラッド
層６２を同様に２０μｍ形成する。下部クラッド層６２
の上に、化学式１で示すポリイミド６．５割に対し、化
学式４で示すポリイミド３．５割の割合からなるポリイ
ミド共重合体でコア層６３を３５μｍ厚で形成し（図１
０（ａ））、反応性イオンエッチングにより幅３５μｍ
のリッジ構造に加工する（図１０（ｂ））。
化学式２に示すフッ素化ポリイミドからなる第二クラッ
ド層６１を３０μｍ形成する。第二クラッド層６１の上
に接着性ポリマー層（図示せず）として、酸二無水物と
して「６ＦＤＡ」、ジアミンとして「ＯＤＡ」を含む下
記化学式３に示すポリイミドを０．３μｍ形成する。さ
らに、化学式１で示すポリイミドからなる下部クラッド
層６２を同様に２０μｍ形成する。下部クラッド層６２
の上に、化学式１で示すポリイミド６．５割に対し、化
学式４で示すポリイミド３．５割の割合からなるポリイ
ミド共重合体でコア層６３を３５μｍ厚で形成し（図１
０（ａ））、反応性イオンエッチングにより幅３５μｍ
のリッジ構造に加工する（図１０（ｂ））。
【００７１】
【化１２】
【００７２】次に、上部クラッド層６４を下部クラッド
層６２と同様の材料で２０μｍ厚に形成し、幅５５μｍ
のレジストパターン６５を形成する（図１０（ｃ））。
反応性イオンエッチンクにより、レジストでマスクされ
てない部分の上部クラッド層６４及び下部クラッド層６
２を除去する（図１０（ｄ））。その結果、残された上
部クラッド層６４の上とともに、露出した下部クラッド
層６２及び第二クラッド層６１の上に接着性ポリマー層
（図示せず）として、化学式３で示すポリイミドを０．
３μｍ形成した後、第二クラッド層６６を３０μｍ形成
する（図１０（ｅ））。
層６２と同様の材料で２０μｍ厚に形成し、幅５５μｍ
のレジストパターン６５を形成する（図１０（ｃ））。
反応性イオンエッチンクにより、レジストでマスクされ
てない部分の上部クラッド層６４及び下部クラッド層６
２を除去する（図１０（ｄ））。その結果、残された上
部クラッド層６４の上とともに、露出した下部クラッド
層６２及び第二クラッド層６１の上に接着性ポリマー層
（図示せず）として、化学式３で示すポリイミドを０．
３μｍ形成した後、第二クラッド層６６を３０μｍ形成
する（図１０（ｅ））。
【００７３】このようにして基板１上に形成された光導
波路は、光の導波するコア層６３の回りをクラッド層６
２，６４が囲み、さらにこれら全体を第二クラッド層６
１，６６が囲む埋め込み構造のマルチモード光導波路と
なる。
波路は、光の導波するコア層６３の回りをクラッド層６
２，６４が囲み、さらにこれら全体を第二クラッド層６
１，６６が囲む埋め込み構造のマルチモード光導波路と
なる。
【００７４】また、この光導波路は共通の構成成分（化
学式１に示すポリイミドを構成する酸二無水物「６ＦＤ
Ａ」もしくはジアミン「ＴＦＤＢ」）を全ての層に含ん
でおり、かつ接着性ポリマー層を設けたため、各層間の
接着性に優れ、例えばクラッド層と第二クラッド層との
間での剥離も起き難い。
学式１に示すポリイミドを構成する酸二無水物「６ＦＤ
Ａ」もしくはジアミン「ＴＦＤＢ」）を全ての層に含ん
でおり、かつ接着性ポリマー層を設けたため、各層間の
接着性に優れ、例えばクラッド層と第二クラッド層との
間での剥離も起き難い。
【００７５】また、この光導波路を基板１から剥離する
ことにより、図１１に示すような、低熱膨張性フィルム
光導波路６０が得られる。実際には、フィルムの上面
は、図１２に示すようにコアの部分で盛り上がった形状
となる。
ことにより、図１１に示すような、低熱膨張性フィルム
光導波路６０が得られる。実際には、フィルムの上面
は、図１２に示すようにコアの部分で盛り上がった形状
となる。
【００７６】このフィルム光導波路の熱膨張係数を熱機
械分析（ＴＭＡ）で測定したところ、２ｐｐｍ／℃であ
った。このため、本実施の形態の光導波路は、シリコン
基板から剥離した場合も膨張／収縮は少なく、また、半
田接続時の膨張／収縮も極めて小さい。
械分析（ＴＭＡ）で測定したところ、２ｐｐｍ／℃であ
った。このため、本実施の形態の光導波路は、シリコン
基板から剥離した場合も膨張／収縮は少なく、また、半
田接続時の膨張／収縮も極めて小さい。
【００７７】［実施の形態５］図１３は本発明のポリマ
ー光導波路の第５の実施の形態を示すものである。
ー光導波路の第５の実施の形態を示すものである。
【００７８】実施の形態４で作製したフィルム光導波路
６０に金属をスパッタ蒸着し、パターニングして、例え
ば直径３０μｍの電極７１を複数、２５０μｍ間隔に形
成する。また、片方の端面６７を４５度に切断して光路
を９０度変換できるようにしておく。
６０に金属をスパッタ蒸着し、パターニングして、例え
ば直径３０μｍの電極７１を複数、２５０μｍ間隔に形
成する。また、片方の端面６７を４５度に切断して光路
を９０度変換できるようにしておく。
【００７９】ＧａＡｓを主成分とするフォトダイオード
アレイ等の光素子７２上に同じく直径３０μｍの電極
（図示せず）を複数、２５０μｍ間隔で形成し、半田バ
ンプ７３を形成しておく。
アレイ等の光素子７２上に同じく直径３０μｍの電極
（図示せず）を複数、２５０μｍ間隔で形成し、半田バ
ンプ７３を形成しておく。
【００８０】光素子７２上にフィルム光導波路６０を搭
載し、４５度切断端面６７の直下に光素子７２の受光部
７４が来るように位置合わせする。半田バンプ７３を溶
融させて冷却することにより、光素子７２の受光部７４
とフィルム光導波路６０とが光軸合わせされた、いわゆ
るフィルム実装部品が実現できる。この場合、光導波路
のコア層６３を伝搬し、４５度切断端面６７で反射され
た光は、クラッド層６２、第二クラッド層６１を透過し
て、光素子７２の受光部７４に照射される。
載し、４５度切断端面６７の直下に光素子７２の受光部
７４が来るように位置合わせする。半田バンプ７３を溶
融させて冷却することにより、光素子７２の受光部７４
とフィルム光導波路６０とが光軸合わせされた、いわゆ
るフィルム実装部品が実現できる。この場合、光導波路
のコア層６３を伝搬し、４５度切断端面６７で反射され
た光は、クラッド層６２、第二クラッド層６１を透過し
て、光素子７２の受光部７４に照射される。
【００８１】第二クラッド層６１はコア層６３やクラッ
ド層６２に比べれば、わずかに透明性に劣るが、透過す
る距離は第二クラッド層６１の厚み約３０μｍであるの
で、全体の光損失にはほとんど影響を与えない。
ド層６２に比べれば、わずかに透明性に劣るが、透過す
る距離は第二クラッド層６１の厚み約３０μｍであるの
で、全体の光損失にはほとんど影響を与えない。
【００８２】この時、フィルム光導波路６０の熱膨張係
数は約２ｐｐｍ／℃と小さく、光素子７２の熱膨張係数
（約６ｐｐｍ／℃）に近いため、熱膨張率差による位置
ずれはほとんど発生しない。また、熱膨張率差が小さい
ため、熱履歴による歪みの蓄積等も小さく、信頼性の高
い接続ができる。
数は約２ｐｐｍ／℃と小さく、光素子７２の熱膨張係数
（約６ｐｐｍ／℃）に近いため、熱膨張率差による位置
ずれはほとんど発生しない。また、熱膨張率差が小さい
ため、熱履歴による歪みの蓄積等も小さく、信頼性の高
い接続ができる。
【００８３】［実施の形態６］フィルム光導波路を、例
えばアルミ基板に半田バンプ接続する場合もある。アル
ミの熱膨張係数は約２５ｐｐｍ／℃であるので、実施の
形態４や実施の形態５に比べて、第二クラッド層の熱膨
張係数をやや大きくしてやる必要がある。そのために
は、実施の形態４で示した第二クラッド層用のポリイミ
ドを変更し、化学式１に示すポリイミド２割に対し、化
学式２に示すポリイミド８割の割合のポリイミド共重合
体を用いれば良い。
えばアルミ基板に半田バンプ接続する場合もある。アル
ミの熱膨張係数は約２５ｐｐｍ／℃であるので、実施の
形態４や実施の形態５に比べて、第二クラッド層の熱膨
張係数をやや大きくしてやる必要がある。そのために
は、実施の形態４で示した第二クラッド層用のポリイミ
ドを変更し、化学式１に示すポリイミド２割に対し、化
学式２に示すポリイミド８割の割合のポリイミド共重合
体を用いれば良い。
【００８４】この組成のポリイミド共重合体の熱膨張係
数は約２３ｐｐｍ／℃であり、得られるフィルム光導波
路の熱膨張係数は、アルミ基板の熱膨張率に極めて小さ
い。共重合体の組成を精密に調整すれば、熱膨張率をよ
り正確に合わせることもできる。また、この共重合体の
組成で変えられる範囲（約−５ｐｐｍ／℃から８０ｐｐ
ｍ／℃）で、種々の周辺部材の熱膨張率に合わせて調整
することができる。
数は約２３ｐｐｍ／℃であり、得られるフィルム光導波
路の熱膨張係数は、アルミ基板の熱膨張率に極めて小さ
い。共重合体の組成を精密に調整すれば、熱膨張率をよ
り正確に合わせることもできる。また、この共重合体の
組成で変えられる範囲（約−５ｐｐｍ／℃から８０ｐｐ
ｍ／℃）で、種々の周辺部材の熱膨張率に合わせて調整
することができる。
【００８５】なお、第１乃至第３の実施の形態におい
て、第４の実施の形態で述べた接着性ポリマー層を設け
ても良い。
て、第４の実施の形態で述べた接着性ポリマー層を設け
ても良い。
【００８６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コ
ア層とそれを囲むクラッド層からなる光導波路の外側に
低熱膨張率の材料からなる第二クラッド層を設ける、も
しくはコア層とそれを囲むクラッド層を低熱膨張率の材
料からなる第二クラッド層で挟み込む、あるいは低熱膨
張率の材料からなる第二クラッド層に埋め込むことによ
り、全体として熱膨張係数の小さな光導波路を得ること
ができる。
ア層とそれを囲むクラッド層からなる光導波路の外側に
低熱膨張率の材料からなる第二クラッド層を設ける、も
しくはコア層とそれを囲むクラッド層を低熱膨張率の材
料からなる第二クラッド層で挟み込む、あるいは低熱膨
張率の材料からなる第二クラッド層に埋め込むことによ
り、全体として熱膨張係数の小さな光導波路を得ること
ができる。
【００８７】この第二クラッド層の材料に、化学式１と
化学式２に示されるポリイミド重合体、または化学式２
に示すポリイミドを用いることにより、その熱膨張係数
をほぼ全ての光学用の周辺部材に一致させることがで
き、従って熱膨張率の差による歪み、反り、位置ずれ等
を抑制することができる。これにより光導波路の接続の
性能が向上するのみならず、信頼性も大きく向上すると
いう利点がある。また、第二クラッド層には光が導波し
ないため、光導波路の損失を増大させることなく熱膨張
係数を制御できるという利点も大きい。
化学式２に示されるポリイミド重合体、または化学式２
に示すポリイミドを用いることにより、その熱膨張係数
をほぼ全ての光学用の周辺部材に一致させることがで
き、従って熱膨張率の差による歪み、反り、位置ずれ等
を抑制することができる。これにより光導波路の接続の
性能が向上するのみならず、信頼性も大きく向上すると
いう利点がある。また、第二クラッド層には光が導波し
ないため、光導波路の損失を増大させることなく熱膨張
係数を制御できるという利点も大きい。
【００８８】また、熱膨張係数の差の大きいクラッド層
と第二クラッド層との間に接着性ポリマー層を形成する
ことで、剥離を効果的に防ぐこともできる。
と第二クラッド層との間に接着性ポリマー層を形成する
ことで、剥離を効果的に防ぐこともできる。
【００８９】これらの特徴により、熱膨張係数が通常の
ポリマーより小さな第二クラッド層を含む光導波路は、
光実装等の分野で実装精度と信頼性の向上をもたらし、
ひいてはその経済化に大きく貢献すると期待される。
ポリマーより小さな第二クラッド層を含む光導波路は、
光実装等の分野で実装精度と信頼性の向上をもたらし、
ひいてはその経済化に大きく貢献すると期待される。
【図１】従来のポリマー光導波路の一例を示す断面図
【図２】従来のポリマー光導波路で発生する反りのよう
すを示す断面図
すを示す断面図
【図３】従来のポリマー光導波路の他の例を示す断面図
【図４】従来のポリマーフィルム光導波路と光素子とを
半田バンプにより接続した際の位置ずれのようすを示す
断面図
半田バンプにより接続した際の位置ずれのようすを示す
断面図
【図５】従来のポリマー光導波路のさらに他の例を示す
断面図
断面図
【図６】従来のポリマーフィルム光導波路の片面に金属
を蒸着した際の反りのようすを示す断面図
を蒸着した際の反りのようすを示す断面図
【図７】本発明のポリマー光導波路の第１の実施の形態
を示す断面図
を示す断面図
【図８】図７のポリマー光導波路を基板から剥離してフ
ィルム光導波路とした場合のようすを示す断面図
ィルム光導波路とした場合のようすを示す断面図
【図９】本発明のポリマー光導波路の第２の実施の形態
を示す断面図
を示す断面図
【図１０】本発明のポリマー光導波路の第４の実施の形
態を示す製造工程図
態を示す製造工程図
【図１１】図１０のポリマー光導波路を基板から剥離し
てフィルム光導波路とした場合のようすを示す断面図
てフィルム光導波路とした場合のようすを示す断面図
【図１２】図１１のポリマー光導波路の実際の形状を示
す断面図
す断面図
【図１３】本発明のポリマー光導波路の第５の実施の形
態を示す断面図
態を示す断面図
１：基板、４０，６０：フィルム光導波路、４１，６
３：コア層、４２，４３，６２，６４：クラッド層、４
４，４５，６１，６６：第二クラッド層、４６，６７：
フィルム光導波路の４５度切断端面、５１，７１：電
極、５２，７２：光素子、５３，７３：半田バンプ、５
４，７４：光素子の受光部。
３：コア層、４２，４３，６２，６４：クラッド層、４
４，４５，６１，６６：第二クラッド層、４６，６７：
フィルム光導波路の４５度切断端面、５１，７１：電
極、５２，７２：光素子、５３，７３：半田バンプ、５
４，７４：光素子の受光部。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA04 QA05 TA00 4J002 CM041 GQ00 4J043 PA02 PC146 RA35 UA132 UA431 UB012 UB122 UB302 VA022 VA051 ZA35 ZB21 ZB47
Claims (9)
- 【請求項１】 屈折率の高いコア層と、コア層より屈折
率の小さいクラッド層とを含むポリマー光導波路におい
て、 クラッド層の外側に該クラッド層より熱膨張係数の小さ
い第二クラッド層を備えたことを特徴とするポリマー光
導波路。 - 【請求項２】 屈折率の高いコア層と、コア層より屈折
率の小さいクラッド層とを含むポリマー光導波路におい
て、 コア層及び該コア層を囲むクラッド層が該クラッド層よ
り熱膨張係数の小さい第二クラッド層で挟み込まれたこ
とを特徴とするポリマー光導波路。 - 【請求項３】 屈折率の高いコア層と、コア層より屈折
率の小さいクラッド層とを含むポリマー光導波路におい
て、 コア層及び該コア層を囲むクラッド層が該クラッド層よ
り熱膨張係数の小さい第二クラッド層に埋め込まれたこ
とを特徴とするポリマー光導波路。 - 【請求項４】 第二クラッド層の材料として、化学式１
に示す構成単位 【化１】 と、化学式２に示す構成単位 【化２】 との共重合体、または前記化学式２に示す構成単位のポ
リイミドを用いたことを特徴とする請求項１乃至３いず
れか記載のポリマー光導波路。 - 【請求項５】 クラッド層及び第二クラッド層を形成す
るポリマーとしてポリイミドあるいはその共重合体を用
い、ポリイミドあるいはその共重合体を構成する酸二無
水物もしくはジアミンの少なくとも一方が各層共通であ
ることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のポリ
マー光導波路。 - 【請求項６】 クラッド層と第二クラッド層との間に接
着性ポリマー層を設けたことを特徴とする請求項１乃至
５いずれか記載のポリマー光導波路。 - 【請求項７】 接着性ポリマー層の材料として、化学式
３に示す構成単位 【化３】 のポリイミドを用いたことを特徴とする請求項６記載の
ポリマー光導波路。 - 【請求項８】 コア層及びクラッド層を形成する材料と
して前記化学式１に示す構成単位と、化学式４に示す構
成単位 【化４】 との共重合体、または前記化学式１に示す構成単位のポ
リイミドを用いたことを特徴とする請求項１乃至７いず
れか記載のポリマー光導波路。 - 【請求項９】 基板を持たないフィルム光導波路とした
ことを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載のポリマ
ー光導波路。
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| JP2000080174A JP3477140B2 (ja) | 1999-07-30 | 2000-03-22 | フィルム光導波路 |
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| JP11-216568 | 1999-07-30 | ||
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| JP2001108854A true JP2001108854A (ja) | 2001-04-20 |
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2000
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