JP2002311273A

JP2002311273A - 光導波路の製造方法

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Publication number: JP2002311273A
Application number: JP2001119698A
Authority: JP
Inventors: Isao Kato; 功加藤; Ryuichi Nakamura; 隆一中村; Mamoru Ishizaki; 守石崎; Kenta Yotsui; 健太四井; Taketo Tsukamoto; 健人塚本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP4604385B2

Abstract

(57)【要約】【課題】剥離時に導波路が損傷を受けにくい光導波路の
製造方法を提供する。【解決方法】光導波路の製造方法であって、第1の凹型
に樹脂を塗布、硬化させて第2の凸型を作製する工程
と、第2の凸型に樹脂を塗布、硬化させてコアパターン
となる凹部を有する第1のクラッドを形成する工程と、
第2の凸型を剥離する工程と、コアパターンとなる凹部
に樹脂を塗布、硬化させてコアを形成する工程と、更に
樹脂を塗布、硬化させて第2クラッドを形成する工程
と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信の分野では大容量で高速に信
号が伝送できる光ファイバが金属製の電線に置き換わり
つつあり、いわゆる幹線系ではすでに光ファイバが設置
されている。光ファイバは屈折率の高いコア層と呼ばれ
る部分とその周辺部を被覆している屈折率の低いクラッ
ド層と呼ばれる部分からなり、光信号はコアの中に閉じ
こめられながら低損失で伝搬される。

【０００３】光通信では、光信号の合分波、あるいは、
波長分離、スイッチングなどの機能が必要になってくる
が、現在では、機械的に合分波したりスイッチングを行
う装置を用いている。このような装置では、小型化に対
応することが難しく、今後の大容量伝送では、より集積
化されたデバイスの要求が高まっている。

【０００４】このような要求に対し、光導波路を用い、
より集積化されたデバイスを開発しようという試みがな
されている。光導波路の構成は、光ファイバと同様に光
信号が伝搬するコア層が、光信号を閉じこめるクラッド
層に埋設されている。光導波路の構成材料としては、石
英が用いられることが一般的ではあるが、最近では、大
面積化が可能で、加工しやすく、低コストであるポリマ
ー光導波路が注目されている。ポリマーの材料として
は、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ
樹脂、シリコン樹脂等が実用化されている。

【０００５】コアパターンの形成方法は、フォトリソグ
ラフィ技術により、メタルマスクを形成し、ドライエッ
チングで作製するか、コア材料に感光性が付与されてい
る場合は、露光、現像処理にて作製できる。このため、
フォトマスクのパターンを基にコア配線を形成できるた
め、その設計の自由度は高くなる。

【０００６】しかし、ドライエッチングは真空引きなど
も含めて時間と手間がかかる方法であり、量産には向か
ない。そこで、型を用いる方法が提案されている。例え
ば、特開平9-189818号には、第1の凹凸型としてフッ素
化ポリイミドを用い、第2の凹凸型を金属で作製する方
法が開示されている。これらの方法によって導波路の作
製は可能であるが、複雑なパターンの形成は困難であっ
た。それは、型の剛性があることと、導波路と型の熱膨
張係数が著しく異なることに起因している。すなわち、
型に剛性があることにより、剥離時に導波路材の変形を
要し、また、熱膨張係数差により、剥離時に導波路材が
収縮する。これらによって、導波路材が損傷を受けやす
かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、係る従来技
術の欠点に鑑みなされたもので、剥離時に光導波路が損
傷を受けにくい製造方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を達成するために、まず請求項1の発明は、コアを
クラッドで狭持した光導波路の製造方法であって、第1
の凹型を作製する工程と、該第1の凹型に樹脂を塗布、
硬化させて第2の凸型を作製する工程と、該第2の凸型に
樹脂を塗布、硬化させてコアパターンとなる凹部を有す
る第1のクラッドを形成する工程と、該第2の凸型を剥離
する工程と、該コアパターンとなる凹部に樹脂を塗布、
硬化させてコアを形成する工程と、更に樹脂を塗布、硬
化させて第2クラッドを形成する工程とを含むことを特
徴とする光導波路の製造方法としたものである。

【０００９】請求項2の発明は、コアをクラッドで狭持
した光導波路の製造方法であって、第1の凸型を作製す
る工程と、該第1の凸型に樹脂を塗布、硬化させて第2の
凹型を作製する工程と、該第2の凹型に樹脂を塗布、硬
化させてコアパターンを形成する工程と、更に樹脂を塗
布、硬化させて第1のクラッドを形成する工程と、該第2
の凹型を剥離する工程と、更に樹脂を塗布、硬化させて
第2のクラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴
とする光導波路の製造方法としたものである。

【００１０】請求項3は、上記第1の凹型又は凸型のコア
パターンが斜め面を有し、コアパターン形成時に、斜め
ミラーを同時形成することを特徴とする請求項1または2
記載の光導波路の製造方法としたものである。

【００１１】請求項4は、上記第2の型が、シリコーンあ
るいはフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項1か
ら3の光導波路の製造方法としたものである。

【００１２】請求項5は、上記コア及び第1クラッドがエ
ポキシであることを特徴とする請求項1から4記載の光導
波路の製造方法としたものである。

【００１３】請求項6は、上記コア及び第1クラッドがフ
ッ素化ポリイミドであることを特徴とする請求項1から4
記載の光導波路の製造方法としたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照しながら説明する。

【００１５】最初に第1の型として、凹型を用いる場合
について図1を用いて説明する。第1の凹型11は、コアパ
ターンとなる凹部を有するものであり、金属凹型、樹脂
凹型等が使用できる(図1(a))。また、斜めミラー部16を
同時形成するために、斜め面を有している凹版の構造と
なる。金属凹型の代表例としては、凹型印刷に用いられ
るような金属型に彫刻や腐食させたものがある。樹脂凹
型としては、金属凸型から樹脂凹版を写し取る方法やフ
ォトマスクを介して感光性樹脂を硬化、現像して第1の
凹型11を形成する方法などがある。

【００１６】この第1の凹型11を用いて、第2の凸型を形
成する。第2の凸型12は、第1の凹型から写し取ることに
より作製する(図1(b))。流動性を有する第2の凸型12の
材料をドクターブレードコート、ロールプレス、平プレ
ス、スクリーン印刷、ロールコート、スピンコートなど
の方法により凹部に塗布し、これを蒸発硬化、2液硬
化、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化、X線硬化などの
方法により硬化し、これを剥離することにより作製する
ことができる。真空中での塗布や、塗布後に真空脱泡す
るなどの方法により、気泡をなくすことも可能である。
なお、第2の凸型12は、剛性が低く、第1の凹型11からの
剥離性が良好であるシリコーン、フッ素系樹脂などの材
質を用いることが好ましい。型の剛性を低くすることに
よっても、剥離性、転写性を高めることができる。剥離
性を高めるために、第1の凹型11にスプレーなどの方法
により、表面に、シリコーン系、フッ素系の樹脂をコー
ティングすることも行うことができる。

【００１７】次に、第2の凸型12に樹脂を塗布、硬化さ
せてコアパターンとなる凹部を有する第1クラッド13を
形成する(図1(c))。この方法として、前述した第1の凹
型11から第2の凸型12を写し取る際に用いた方法と同様
な方法をとることができる。すなわち、流動性を有する
第1クラッド13の材料あるいはその前駆体をドクターブ
レードコート、ロールプレス、平プレス、スクリーン印
刷、ロールコート、スピンコートなどの方法により凹部
に塗布し、これを蒸発硬化、2液硬化、熱硬化、紫外線
硬化、電子線硬化、X線硬化などの方法により硬化し、
これを剥離することにより作製することができる。第1
クラッドの材料としては、エポキシ、フッ素化ポリイミ
ドを用いることが好ましい。

【００１８】ミラー部に金属を製膜した後、コアパター
ンとなる凹部を有する第1クラッド13に樹脂を塗布、硬
化させてコア14を形成する(図1(d))。ここでも前述した
第1の凹型11から第2の凸型12を写し取る際に用いた方法
と同様な方法をとることができる。コアの材料として
は、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドを用いることが
好ましい。

【００１９】更に、この上に第2クラッド15を形成する
(図1(e))。これらのプロセスにより、コアをクラッドで
狭持した光導波路を形成することができる。

【００２０】次に、第1型として、凸型を用いる場合に
ついて図2を用いて説明する。第1の凸型21は、コアパタ
ーンとなる凸部を有するものである(図2(a))。その材
質、構造及び作製方法は、前述した第1の凹型と同様に
することができる。この第1の凸型21を用いて、第2の凹
型を形成する。第2の凹型22は、第1の凸型から写し取る
ことにより作製することができる(図2(b))。その材質、
構造及び作製方法においても、前述した第1の凹型と同
様にすることができる。

【００２１】次に、第2の凹型22に樹脂を塗布、硬化さ
せてコアを形成する(図2(c))。この方法として、前述し
た第1の凹型11から第2の凸型12を写し取る際に用いた方
法と同様な方法をとることができる。すなわち、流動性
を有するコア23の材料あるいはその前駆体をドクターブ
レードコート、ロールプレス、平プレス、スクリーン印
刷、ロールコート、スピンコートなどの方法により凹部
に塗布し、これを蒸発硬化、2液硬化、熱硬化、紫外線
硬化、電子線硬化、X線硬化などの方法により硬化し、
これを剥離することにより作製することができる。コア
の材料としては、エポキシ、フッ素化ポリイミドを用い
ることが好ましい。

【００２２】コアを形成した後、樹脂を塗布、硬化させ
て第1クラッド24を形成する(図1(d))。第1クラッドは、
コアを形成した第2の凹型22の上に、ベタ層を形成する
ことにより作製する。この作製方法としては、今までと
同様にドクターブレードコート、ロールプレス、平プレ
ス、スクリーン印刷、ロールコート、スピンコートなど
がある。第2の凹型22を剥離することにより、コアと第1
クラッドを形成することができる。

【００２３】次にミラー部に金属を製膜した後、コアの
上に、第2クラッド25を形成する(図1(e))。これらのプ
ロセスにより、コアをクラッドで狭持した光導波路を形
成することができる。

【００２４】

【実施例】以下に、具体的な実施例により本発明を説明
する。なお、本発明は後述する実施例に何ら限定される
ものではない。

【００２５】<実施例1>最初に第1の凹型を作製した。第
1の凹型は、ガラス基板上に25μm厚のドライフィルムレ
ジスト(NIT225、日本合成化学(株)製)を熱ラミネーター
により貼り、これを150mJ/cm²で露光し、1wt%の炭酸ナ
トリウムにてスプレー現像することによって作製した。
なお、斜めミラーに相当する部分は、露光時に使用する
マスクの暗黒部を傾斜的に濃度変化させることによって
作製した。次に、この第1の凹型にドクターブレードを
用いて２液硬化型のシリコーンゴムを埋め込み、熱硬化
させた。硬化後、第1の凹型から剥離することにより、
第2の凸型を作製した。

【００２６】次に、第2の凸型上に第1クラッドの前駆体
(ポリイミドOPI-N3305、日立化成工業(株)製)をスピン
コートにより塗布した。これを200℃で仮硬化させた
後、第2の凸型であるシリコーンゴム版を第1クラッド層
から剥離し、350℃でイミド化させた。次に、ミラー部
にCrをスパッタした後、第1クラッドの凹部にコア層の
前駆体(ポリイミドOPI-N3405、日立化成工業(株)製)を
スピンコート法により塗布し、熱硬化後に全体をアッシ
ングすることで凹部以外の部分を除去した。第1クラッ
ド層とコア層を形成した後、第2クラッド層をスピンコ
ート法により塗布した。最後に、350℃にてイミド化す
ることにより、光導波路を得た。

【００２７】<実施例2>最初に第1の凹型を作製した。第
1の凹型は、平板状の金属凹型を用いた。凹型は、銅板
上にドライフィルムレジストでパターン形成し、これを
塩化鉄溶液でエッチングすることによって作製した。版
の強度を向上させるため、表面に、クロムメッキを施し
た。この第1の金属凹型にロールプレスにて２液硬化型
のシリコーンゴムを埋め込み、常温硬化させた。硬化
後、第1の凹型から剥離することにより、第2の凸型を作
製した。

【００２８】次に、第2の凸型に第1クラッドとなる紫外
線硬化型のエポキシ樹脂をスピンコート法により塗布し
た。これを2000 mJ/cm²の紫外線を照射することにより
硬化させた後、第2の凸型であるシリコーンゴム版を第1
クラッド層から剥離した。次に、第1クラッドの凹部に
コア層となる紫外線硬化型のエポキシ樹脂をドクターブ
レード法及びUV照射により形成した。第1クラッド層と
コア層を形成した後、第2クラッド層をスクリーン印刷
法により塗布した。最後に、UV照射することにより、光
導波路を得た。

【００２９】<実施例3>最初に第1の凸型を作製した。第
1の凸型は、ガラス基板上に25μm厚のドライフィルムレ
ジスト(NIT225、日本合成科学(株)製)層を形成し、これ
を150mJ/cm²で露光し、1wt%の炭酸ナトリウムにてスプ
レー現像することによって作製した。なお、斜めミラー
に相当する部分は、レーザー加工によって作製した。次
に、この第1の凸型にスピンコートを用いてフッ素系樹
脂(アフロン、旭硝子(株)製)を埋め込み、熱硬化させ
た。硬化後、第1の凸型から剥離することにより、第2の
凹型を作製した。

【００３０】次に、第2の凹型にコア層となる紫外線硬
化型のエポキシ樹脂をドクターブレードにより埋め込
み、UV硬化した。その上に、スピンコート法により第1
クラッドとなるUV硬化型エポキシ樹脂を塗布し、UV硬化
した。次に、このコア層と第1クラッド層から第2の凹型
であるフッ素系樹脂型を剥離した。ミラー部にCrをスパ
ッタした後、この上に、第2クラッド層をスピンコート
法により作製した。最後に、UV照射することにより、光
導波路を得た。

【００３１】

【発明の効果】本発明による、光導波路の製造方法によ
れば、ドライエッチングなどの工程を用いずに光導波路
層を形成することができる。更に、第2の型が樹脂から
なるので剥離時の損傷を抑え、歩留りを向上させること
ができる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明における最初に第1の型として、凹型を用
いる場合の光導波路の製造一例を示す説明図である。

【図２】本発明における最初に第1の型として、凸型を
用いる場合の光導波路の製造一例を示す説明図である。

【符号の説明】

11…第1の凹型 12…第2の凸型 13…第1クラッド層 14…コア層 15…第2のクラッド層 16…ミラー部 21…第1の凸型 22…第2の凹型 23…コア層 24…第1クラッド層 25…第2クラッド層 26・・・ミラー部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者四井健太東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内 (72)発明者塚本健人東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA02 PA28 QA05 TA42 TA44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアをクラッドで狭持した光導波路の製造
方法であって、第1の凹型を作製する工程と、該第1の凹型に樹脂を塗布、硬化させて第2の凸型を作製
する工程と、該第2の凸型に樹脂を塗布、硬化させてコアパターンと
なる凹部を有する第1のクラッドを形成する工程と、該第2の凸型を剥離する工程と、該コアパターンとなる凹部に樹脂を塗布、硬化させてコ
アを形成する工程と、更に樹脂を塗布、硬化させて第2
クラッドを形成する工程と、を含むことを特徴とする光
導波路の製造方法。
【請求項２】コアをクラッドで狭持した光導波路の製造
方法であって、第1の凸型を作製する工程と、該第1の凸型に樹脂を塗布、硬化させて第2の凹型を作製
する工程と、該第2の凹型に樹脂を塗布、硬化させてコアパターンを
形成する工程と、更に樹脂を塗布、硬化させて第1のクラッドを形成する
工程と、該第2の凹型を剥離する工程と、更に樹脂を塗布、硬化させて第2のクラッド層を形成す
る工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方
法。
【請求項３】上記第1の凹型又は凸型のコアパターンが
斜め面を有し、コアパターン形成時に、斜めミラーを同
時形成することを特徴とする請求項1または2記載の光導
波路の製造方法。
【請求項４】上記第2の型が、シリコーン又はフッ素系
樹脂であることを特徴とする請求項1から3の光導波路の
製造方法。
【請求項５】上記コア及び第1クラッドがエポキシであ
ることを特徴とする請求項1から4記載の光導波路の製造
方法。
【請求項６】上記コア及び第1クラッドがフッ素化ポリ
イミドであることを特徴とする請求項1から4記載の光導
波路の製造方法。