JP2001228350A - 高分子光導波路製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子光導波路を安価で簡便に量産するため
に、溝付クラッドへコア材を容易にかつ光損失無く埋め
込む工程を含む光導波路製造方法を提供する。 【解決手段】 光導波路のコアとなる溝が形成されたク
ラッド基板表面にコア材料の高分子溶液を滴下し、前記
クラッド基板表面の余分なコア材料を、スキージ等で掃
き取りと熱硬化させる工程を少なくとも２回繰り返すこ
とを特徴とする光導波路の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高分子光導波路の製
造方法に関し、特に光集積回路、光インターコネクショ
ン、あるいは光合分波等の光学部品を製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光部品、あるいは光ファイバの基材とし
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近では高分子系の材料も開発
され、無機系材料に比べて加工性や価格の点で優れてい
ることから、光導波路用材料として注目されている。例
えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、あるい
は、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコア
とし、そのコア材料よりも屈折率の低い高分子をクラッ
ド材料としたコア−クラッド構造からなる平板型光導波
路が作製されている（特開平３−１８８４０２号）。こ
れに対して松浦らにより耐熱性の高い透明性高分子であ
るポリイミドを用い低損失の平板型光導波路が実現され
ている（特開平２−１１０５００号）。しかし、これら
の方法はいずれにおいても、クラッド層の表面にコア構
造を形成するに際して、一枚毎にフォトレジストを用い
たコアパターンの形成やこれに引き続いての反応性イオ
ンエッチングなどによる凹凸加工が必要であり、量産性
や低価格化の点で課題があった。そこで、導波路のコア
パターン上に表面を凹凸加工した金型を、溶融状態や溶
液状態の高分子に押し当てそのまま高分子を硬化させ凹
凸の転写を高分子表面に行う方法により量産性を向上し
ようとする検討が行われている。微細な溝が表面に形成
された高分子クラッド基板表面に、硬化させると基板よ
りも屈折率が高くなるコア材料をモノマー状態で滴下し
た後、スキージなどを使って表面を掃くことによって、
溝の中にだけモノマー材料を充填した後、重合、硬化さ
せることによって、ポリマー光導波路を製造する方法が
ある。この方法によれば、溝を形成した基板を射出成形
などの方法で作製することで、低コストで大量生産が可
能となり、低価格にて光部品を提供することができる。
しかしながら、コア材料が溶媒を多く含んだワニスの場
合や硬化収縮が大きい材料の場合、埋め込み直後には１
００％埋め込まれていても、熱硬化の際、体積が縮小
し、凹みが形成される。この形状は光伝搬損失につなが
る。そのためにまず、コア材料を厚目に埋め込み、その
後プラズマエッチング等でエッチバックし、余分なコア
を除去している。この方法では、プラズマエッチング装
置が必要となり、製造コストも高くなってしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
従来の問題点を解消すべくなされたものであり、溶液状
態の高分子を溝に埋め込み、低損失な光導波路の製造方
法を提供することを目的とする。このためには、溝にコ
ア材をほぼ１００％埋め込むことが課題となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、溝加工されているクラッドに溶液状態の高分子
を少なくとも２回埋め込むことにより前記課題を解決す
ることを見出し本発明を完成させた。

【０００５】すなわち、本発明は、光導波路のコアとな
る溝が形成されたクラッド基板表面にコア材料の高分子
溶液を滴下する第一工程と、前記クラッド基板表面の余
分なコア材料を、掃き取り、熱硬化する第二工程を少な
くとも２回繰り返す工程を含むことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。ここでは、ポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸溶液を用いたポリイミド光導波
路の作製を例に挙げて説明するが、光導波路の材料とし
てポリアミド酸溶液以外の光学用材料の樹脂溶液などを
用いて作製することももちろん可能である。図１におい
て本発明の光導波路製造工程の一例を工程図として示
す。図１の符号１は溝加工下部クラッド、２はコア材
料、３はスキージ等、４は上部クラッドである。まず、
射出成形などにより幅５μｍ、深さ５μｍの溝加工させ
たクラッドを形成する。次にその溝にコア材料としてポ
リイミドの前駆体である樹脂濃度３０ｗｔ％ポリアミド
酸溶液を溝部に滴下し、スキージによって余分なコア材
料を掃き取る。その後熱処理によって硬化させる。その
とき溝の充填率は７０〜８０％である。また、同様に樹
脂濃度３０ｗｔ％ポリアミド酸溶液を溝部に滴下し、ス
キージによって余分なコア材料を掃き取り、熱処理によ
ってイミド化させる。これにより１００％溝部にコア材
料が埋め込まれる。次に上部クラッドとなるポリアミド
酸溶液をスピンコート等の方法でコートし、加熱イミド
化させる。このようにして、溶液状態の高分子について
も溝部への埋め込み方法を用いて、高分子光導波路が作
製できる。

【０００７】

【実施例】引き続いて、いくつかの実施例を用いて本発
明を更に詳しく説明する。なお、分子構造の異なる種々
の高分子の溶液を用いることにより数限りない本発明の
高分子光導波路が得られることは明らかである。したが
って、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。

【０００８】実施例１ 射出成形により形成した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（６
ＦＤＡ）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（ＴＦＤＢ）の幅５μｍ×深
さ５μｍ×長さ５ｃｍ×１００本の溝加工ポリイミド上
にコア材料となる６ＦＤＡと４, ４' −オキシジアニリ
ン（ＯＤＡ）の３０ｗｔ％ポリアミド酸溶液を滴下し、
スキージによって余分なコア材料を掃き取り、加熱イミ
ド化させた。溝の充填率は８０％であった。同様にもう
一度、６ＦＤＡ／ＯＤＡの３０ｗｔ％ポリアミド酸溶液
を滴下し、スキージによって掃き取り、加熱イミド化さ
せた。次に、その上から、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの１５ｗ
ｔ％ポリアミド酸溶液をスピンコートにより塗布し、加
熱イミド化させ上部クラッドを形成した。このようにし
て、コア径５μｍ×５μｍの埋込型ポリイミド光導波路
が作製できた。この光導波路の光伝搬損失は０．５ｄＢ
／ｃｍであった。

【０００９】比較例１ 射出成形により形成した６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの幅５μｍ
×深さ５μｍ×長さ５ｃｍ×１００本の溝加工ポリイミ
ド上にコア材料となる６ＦＤＡ／ＯＤＡの３０ｗｔ％ポ
リアミド酸溶液を滴下し、スキージによって余分なコア
材料を掃き取り、加熱イミド化させた。次に、その上か
ら、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの１５ｗｔ％ポリアミド酸溶液
をスピンコートにより塗布し、加熱イミド化させ上部ク
ラッドを形成した。このときの光伝搬損失は１．０ｄＢ
／ｃｍであった。

【００１０】比較例２ 射出成形により形成した６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの幅５μｍ
×深さ５μｍ×長さ５ｃｍ×１００本の溝加工ポリイミ
ド上にコア材料となる６ＦＤＡ／ＯＤＡの３０ｗｔ％ポ
リアミド酸溶液を加熱イミド化後膜厚が１０μｍになる
ように滴下し加熱イミド化させた。次に、酸素プラズマ
エッチングにより、１０μｍエッチングし、余分なコア
材を除去した。次に、その上から、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ
の１５ｗｔ％ポリアミド酸溶液をスピンコートにより塗
布し、加熱イミド化させ上部クラッドを形成した。この
ときの光伝搬損失は０．５ｄＢ／ｃｍであった。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による高分
子光導波路作製方法により、金型を用いた光導波路製造
が溶液状態の高分子においても可能になり、種々の材料
の高分子光導波路が安価に量産できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコア材料の埋め込み工程を含む光
導波路作製の一例を示す工程図である。 [符号の説明] １：溝加工下部クラッド、２：コア材料、３：スキー
ジ、４：上部クラッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路のコアとなる溝が形成されたク
   ラッド基板表面にコア材料の高分子溶液を滴下する第一
   工程と、前記クラッド基板表面の余分なコア材料を、掃
   き取り熱硬化させる第二工程を少なくとも２回繰り返す
   ことを特徴とする光導波路の製造方法。