JP2005025019A - Method for manufacturing optical path converting element - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an optical path converting element which has a smooth oblique top surface, can reduce optical loss when converting an optical path, and can be manufactured at low cost. <P>SOLUTION: After a substrate 1 is coated with a precursor solution 2 containing a photosensitive polyimide resin precursor, the precursor solution 2 is previously dried to form a resin layer 3 made of the photosensitive polyimide precursor. Then the resin layer 3 is exposed through a photomask 4 having slits with a specified width, heated, and developed to form a mirror precursor 6. Then the mirror precursor 6 is hardened to form a mirror 7 which has substantially 45° tilt surfaces 5 as symmetry. Further, an optical waveguide 10 is formed of resin covering the mirror 7 when necessary. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

（式中、Ａｒは１，４−ジヒドロピリジン環への結合位置に対してオルソ位にニトロ基を有する芳香族基を示し、Ｒ_１は水素原子または炭素原子数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数１または２のアルキル基を示す。）
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光路変換素子の製造方法の一実施形態を示す製造工程図である。この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、基板１を用意する。
【００１１】
基板１としては、青板ガラス、合成石英ガラス、Ｓｉウエハ、ＳｉＯ_２付Ｓｉウエハ、ポリイミド樹脂などが用いられる。基板１の厚みは、例えば、２０μｍ〜１ｃｍ、好ましくは、３００〜１０００μｍである。
【００１２】
次いで、この方法では、図１（ｂ）に示すように、基板１の上に、感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液２を塗工する。
【００１３】
感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液２は、ポリイミド樹脂前駆体、感光剤、溶解調整剤および溶媒を含有している。
【００１４】
ポリイミド樹脂前駆体は、ポリアミド酸であって、有機テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させることによって得ることができる。
【００１５】
有機テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、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、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物などが挙げられる。
【００１６】
また、例えば、２，２−ビス（２，３−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、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、４，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン二無水物、（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（ヘプタフルオロプロピル）ピロメリット酸二無水物などのフッ素置換テトラカルボン酸二無水物なども挙げられる。
【００１７】
これら有機テトラカルボン酸二無水物は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
また、ジアミンとしては、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−２，２’−ジメチルビフェニルなどが挙げられる。
【００１９】
また、例えば、２，２’−ビス（トリフルオロメトキシ）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＯＢ）、３，３’−ジアミノ−５，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン（ＢＡＡＦ）、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（ＨＦＢＡＰＰ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＢ）、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（ＢＩＳ−ＡＰ−ＡＦ）、２，２−ビス（３−アミノ−４−メチルフェニル）ヘキサフルオロプロパン（ＢＩＳ−ＡＴ−ＡＦ）、２，２’−ジフルオロベンジジン（ＦＢＺ）、４，４’−ビス（アミノオクタフルオロ）ビフェニル、３，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、１，３−ジアミノ−２，４，５，６−テトラフルオロベンゼン、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＢＴＦＢ）などのフッ素置換ジアミンなども挙げられる。
【００２０】
これらジアミンは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
また、上記したジアミンとは別途、１，３−ビスアミノ（３−アミノプロピル）−１，１，３、３−テトラメチルジシロキサンを用いれば、基板１との密着性を向上させることができる。
【００２２】
そして、ポリイミド樹脂前駆体は、有機テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを、常法に従って反応させることにより、得ることができる。すなわち、例えば、有機テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、ほぼ等モルとなる割合で、不活性ガス雰囲気下、反応溶媒中において、２５０℃以下の温度、好ましくは、室温（２５℃）〜８０℃の範囲で、５〜２０時間程度攪拌することによって、ポリアミド酸を粘性のある溶液、すなわち、ポリイミド樹脂前駆体の溶液として得ることができる。
【００２３】
反応溶媒としては、有機テトラカルボン酸二無水物およびジアミンを溶解させるとともに、得られるポリイミド樹脂前駆体を溶解し得るものであれば、特に制限されないが、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒が挙げられる。これら極性溶媒は、単独で、または、２種以上の混合溶媒として用いることもできる。
【００２４】
このようにして得られるポリイミド樹脂前駆体は、例えば、その重量平均分子量が、５０００〜５０００００程度、好ましくは、１００００〜１５００００程度であって、反応溶媒中に、例えば、１〜５０重量％、好ましくは、５〜３０重量％の割合（固形分濃度）の溶液として調製される。
【００２５】
そして、このポリイミド樹脂前駆体の溶液に、感光剤、溶解調整剤を配合することによって、前駆体溶液２を得る。
【００２６】
感光剤としては、特に制限されないが、下記一般式（１）で示される１，４−ジヒドロピリジン誘導体が、好ましく用いられる。
【００２７】
【化３】

（式中、Ａｒは１，４−ジヒドロピリジン環への結合位置に対してオルソ位にニトロ基を有する芳香族基を示し、Ｒ_１は水素原子または炭素原子数１〜３のアルキル基を示し、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数１または２のアルキル基を示す。）
上記式（１）中、Ａｒで示されるオルソ位にニトロ基を有する芳香族基として、好ましくは、ｏ−ニトロフェニル基が挙げられ、また、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５で示される炭素数１、２または３のアルキル基として、好ましくは、メチル基（Ｃ１）、エチル基（Ｃ２）、ｎ−プロピル基（Ｃ３）、ｉ−プロピル基（Ｃ３）が挙げられる。
【００２８】
このような１，４−ジヒドロピリジン誘導体は、より具体例には、例えば、１−エチル−３，５−ジメトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジン、１−メチル−３，５−ジメトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジン、１−プロピル−３，５−ジメトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジン、１−プロピル−３，５−ジエトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジンが挙げられる。
【００２９】
１，４−ジヒドロピリジン誘導体の配合割合は、特に制限されないが、例えば、ポリイミド樹脂前駆体１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、好ましくは、０．１〜４重量部である。０．１重量部より少ないと、パターン形成が困難となる場合があり、また、１０重量部より多いと、光学損失が増大する場合がある。
【００３０】
また、溶解調整剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールジフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられる。これら溶解調整剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。好ましくは、ポリエチレングリコールジメチルエーテルが用いられる。なお、このような溶解調整剤の重量平均分子量は、例えば、１５０〜１０００、さらには、２００〜８００であることが好ましい。
【００３１】
溶解調整剤の配合割合は、特に制限されないが、例えば、ポリイミド樹脂前駆体１００重量部に対して、１０〜４５重量部、好ましくは、１５〜３０重量部である。１０重量部より少ないと、フィルムがもろくなる場合があり、また、４５重量部より多いと、相分離する場合がある。
【００３２】
そして、このようにして調製された前駆体溶液２を、基板１の上に塗工するには、特に制限されず、例えば、キャスティング、スピンコートなど公知の塗工方法が用いられる。
【００３３】
塗工厚みは、溶媒の揮発、硬化収縮、現像時の膜減りなどを考慮して、例えば、予備乾燥後の厚みとして、５〜５０μｍ、好ましくは、１０〜２０μｍに設定する。
【００３４】
次いで、この方法では、図１（ｃ）に示すように、前駆体溶液２を予備乾燥して、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなる樹脂層３を形成する。
【００３５】
予備乾燥は、前駆体溶液２中の溶媒を乾燥できれば、特に制限されず、その乾燥温度および乾燥時間は、用いられる溶媒により適宜選択される。
【００３６】
次いで、この方法では、図１（ｄ）に示すように、樹脂層３を、所定幅のスリットを複数有するフォトマスク４を介して露光する。フォトマスク４のスリット幅Ｗは、例えば、２〜１６μｍであり、各スリットの間隔Ｓは、例えば、１０〜２００μｍである。スリット幅Ｗが、これより小さいと、パターン形成が困難となる場合があり、これより大きいと、パターンの解像性が低下する場合がある。また、各スリットの間隔Ｓが、これより小さいと、パターンの解像性が低下する場合があり、これより大きいと、ミラー７間の導波路が長くなり、コストアップとなる場合がある。
【００３７】
そのため、上記した範囲のスリット幅Ｗおよび各スリットの間隔Ｓにおいて、後述するような、実質的に４５°の傾斜面５を有するミラー前駆体６を形成することができる。また、スリットは、基板１の長手方向または幅方向に沿って帯状に開口形成されている。
【００３８】
露光方法は、特に制限されず、例えば、樹脂層３とフォトマスク４とを直接接触させるハードコンタクト露光方法、樹脂層３とフォトマスク４との間に若干の隙間を設けるプロキシミティ露光方法、さらには、投影露光方法などの公知の露光方法を用いることができる。
【００３９】
その後、この方法では、図１（ｅ）に示すように、露光後加熱して、ネガ型の画像を形成する。露光後加熱は、例えば、１４０℃以上で加熱する。これによって、アルカリ水溶液からなる現像液に対する露光部分３ａの溶解性を低減し、次の現像において、未露光部分３ｂを溶解するネガ型の画像を良好に形成することができる。
【００４０】
次いで、この方法では、図１（ｆ）に示すように、樹脂層３を現像する。現像は、浸漬法やスプレー法などの公知の方法を用いることができ、現像温度としては、通常、２５〜５０℃が適当である。また、用いられる現像剤としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウムなどのような有機アルカリ水溶液や、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ水溶液が挙げられる。アルカリ濃度は、通常、２〜５重量％が適当であり、また、必要に応じて、アルカリ水溶液には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールなどの低級脂肪族アルコールを添加することができる。
【００４１】
そして、現像後、水洗することによって、傾斜面５を有する１対（２つ）のミラー前駆体６が形成される。
【００４２】
次いで、この方法では、図１（ｇ）に示すように、ミラー前駆体６を硬化させることにより、光路に対して実質的に４５°の傾斜面５を有するミラー７を形成し、これによって光路変換素子８を得る。ミラー前駆体６の硬化は、例えば、真空下または不活性ガス雰囲気下において、３５０〜５００℃で、数時間加熱すればよい。これによって、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなるミラー前駆体６がイミド化され、ポリイミド樹脂からなるミラー７が形成される。このミラー７は、ミラー前駆体６から硬化収縮するが、より具体的には、１対（２つ）として形成され、各ミラー７は、光路に対して実質的に４５°の傾斜面５を対称に有する断面三角形状（すなわち、基板１に対する各底角が４５°で頂角が９０°の断面二等辺三角形状）をなし、底幅（底辺の幅）が、４〜１００μｍで、底辺から頂角までの高さが、４〜１００μｍで、基板１の長手方向または幅方向に沿って、互いに所定間隔（例えば、各ミラー７間（底辺間）の間隔１０μｍ〜１０ｃｍ）を隔てて平行状に延びるように形成される。
【００４３】
このような方法によって、光路変換素子８を製造すれば、傾斜面５を有するミラー７を、ミラー前駆体６の露光、露光後加熱、現像および硬化によって形成するので、言い換えると、傾斜面５をブレードの切削によって形成しないので、その傾斜面５を十分な平滑性をもって形成することができる。そのため、光路の変換時に生じる光学的なロスを低減することができる。また、この方法では、ブレードで切削する場合のような高価なダイシング装置を必要としないので、低コストで製造することができる。
【００４４】
そして、このようにして形成される光路変換素子８は、図３（ａ）に示すように、基板１の上に、互いに所定間隔を隔てて平行状に対向する１対のミラー７を備えており、そのミラー７の傾斜面５が、光路に対して４５°に形成されている。そのため、例えば、図３（ｂ）に示すように、基板１に対して垂直方向の光路から入射される光９が、一方のミラー７に当たると、光９は９０°で反射して、その光路が９０°変換され、基板１と平行するように通過した後、次いで、他方のミラー７に当たると、その光９は９０°で反射して、その光路が９０°変換され、基板１に対して垂直方向へ出射する。すなわち、この光路変換素子８では、入射する光９を、その入射する光９と逆方向へ射出させることができる。
【００４５】
なお、図３に示す光路変換素子８は、光９が通過する部分、すなわち、光導波路が空気であるが、このような光路変換素子８においては、さらに、図１（ｈ）に示すように、各ミラー７を被覆する樹脂からなる光導波路１０を形成してもよい。
【００４６】
このような光導波路１０は、特に制限されないが、例えば、図２（ａ）に示すように、上記と同様の感光性ポリイミド樹脂前駆体（但し、得られる光導波路１０の屈折率が、各ミラー７の屈折率よりも大きくなるように調整される。）を含む前駆体溶液２を、各ミラー７を含む基板１の上に、上記と同様の方法により塗工し、図２（ｂ）に示すように、その前駆体溶液２を上記と同様の方法により予備乾燥して、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなる樹脂層３を形成した後、図２（ｃ）に示すように、樹脂層３をフォトマスク４を介さずに、上記と同様の方法により全面露光し、その後、図２（ｄ）に示すように、上記と同様の方法により露光後加熱してネガ型の画像を形成し、最後に、図２（ｅ）に示すように、露光された樹脂層３を、上記と同様の方法により硬化させることによって、形成することができる。
【００４７】
このようにして形成される光導波路１０は、特に制限されないが、図４に示すように、各ミラー７を含む基板１の上において、各ミラー７の頂角に対応する高さを有する断面略矩形状をなし、基板１の全面に形成される。
【００４８】
なお、光導波路１０は、図４に示すように、基板１の全面に形成してもよく、また、図５に示すように、各ミラー７の間を架設するような線状または帯状の通路１１として形成してもよい。すなわち、図５においては、通路１１は、ミラー７の長手方向において互いに所定間隔を隔てて、各ミラー７の間を架設するように複数形成されている。
【００４９】
また、このように、光導波路１０を通路１１として形成する場合など、光導波路１０を、所定パターンとして形成する場合には、図２（ｃ）に示す工程において、樹脂層３を所定パターンと反転パターンのフォトマスク４を介して露光し、図２（ｄ）に示す工程において、露光後加熱後に、上記と同様の方法により現像し、その後、図２（ｅ）に示す工程において、硬化させればよい。
【００５０】
また、光導波路１０は、感光性ポリイミド樹脂前駆体以外の樹脂で形成してもよい。そのような樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）、ポリノルボルネン、エポキシ系樹脂、ポリアリール、ポリイミド、ポリカルボジイミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）やアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン（ポリサルホン）、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
【００５１】
また、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂を用いることもできる。
【００５２】
さらに、ポリシランなどのポリシラン系ポリマーが配合されていてもよい。樹脂にポリシラン系ポリマーを含有させることで、樹脂の機械的特性を向上させることができる。ポリシラン系ポリマーとしては、例えば、ポリシランなどのポリ（アルキルシラン）、ポリ（メチルシクロヘキシルシラン）などのポリ（アルキルシクロアルキルシラン）、ポリ（メチルフェニルシラン）などのポリ（アルキルアリールシラン）、ポリ（ジフェニルシラン）などのポリ（アリールアリールシラン）などが挙げられる。
【００５３】
これらのなかでは、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、エポキシ系樹脂、ポリカルボジイミド、フッ素系樹脂、ポリシラン系ポリマーなどが、好ましく用いられる。また、透明性の観点から、上記樹脂のフッ化物、例えば、フッ素化ポリイミド、フッ素化エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂が、好ましく用いられる。さらに、上記樹脂に感光性が付与された感光性樹脂を用いれば、上記した感光性ポリイミド樹脂前駆体と同様に、露光および現像することにより、パターン加工することができる。
【００５４】
なお、上記の説明では、光路変換素子８に、１対のミラー７を備えて、入射する光９を、その入射する光９と逆方向へ射出させるようにしたが、本発明において製造される光路変換素子では、少なくとも１つの傾斜面５を有するミラー７を備えていればよく、また、光路に対する傾斜面５の角度も、必ずしも４５°である必要はなく、その目的および用途によって適宜選択される。
【００５５】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例に限定されることはない。
【００５６】
実施例１
攪拌機を備えた５００ｍＬのセパラブルフラスコに、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二無水物（６ＦＤＡ）２６．６６ｇ（０．０６モル）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＢＴＦＢ）１８．５４ｇ（０．０５８モル）、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ＡＰＤＳ）０．５２ｇ（０．００２モル）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１８２．８５ｇ（２．１０モル）に溶解させた後、室温で１０時間攪拌し、ポリイミド樹脂前駆体の溶液を得た。
【００５７】
次に、このポリイミド樹脂前駆体の溶液に、ポリイミド樹脂前駆体１００重量部に対して、１重量部の１−エチル−３，５−ジメトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジンと、３０重量部の重量平均分子量５００のポリエチレングリコールジメチルエーテルとを配合することにより、感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液を得た。
【００５８】
その後、厚み５２５μｍのＳｉウエハからなる基板の上に（図１（ａ）参照）、上記の前駆体溶液をスピンコートで塗工し（図１（ｂ）参照）、９０℃で１５分乾燥させて、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなる樹脂層を形成した（図１（ｃ）参照）。この樹脂層の上に、フォトマスク（スリット幅：６μｍ、各スリットの間隔２００μｍ）を介して、上方から３０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射した後（図１（ｄ）参照）、１８０℃で１０分間、露光後加熱した（図１（ｅ）参照）。
【００５９】
次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（エキネンＦ６（５０ｖｏｌ：５０ｖｏｌ）混合溶液、日本アルコール販売社製）を現像液とし、３５℃で現像することにより、１対のミラー前駆体を得た（図１（ｆ）参照）。その後、水で洗浄し、真空および窒素雰囲気下、３５０℃で加熱することにより、樹脂中の残存溶媒の除去およびイミド化を完結させ、４５°の傾斜面を対称に有する１対のミラーを得た（図１（ｇ）参照）。各ミラーは、底幅６μｍ、高さ６μｍであり、各ミラー間の間隔２００μｍ、長手方向長さ５０ｍｍであった。
【００６０】
その後、各ミラーを含む基板上に塗工するための感光性ポリイミド樹脂前駆体の溶液を次のようにして作製した。
【００６１】
すなわち、攪拌機を備えた５００ｍＬのセパラブルフラスコに、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二無水物（６ＦＤＡ）１３．３２ｇ（０．０３モル）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン（ＢＴＦＢ）７．４１ｇ（０．０２モル）、２，２’−ジフルオロベンジジン（ＦＢＺ）１．２７ｇ（０．００５モル）、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ＡＰＤＳ）０．２６ｇ（０．００１モル）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド８９．１２ｇ（１．０２モル）に溶解させた後、室温で１０時間攪拌し、ポリイミド樹脂前駆体の溶液を得た。
【００６２】
次に、このポリイミド樹脂前駆体の溶液に、ポリイミド樹脂前駆体１００重量部に対して、１重量部の１−エチル−３，５−ジメトキシカルボニル−４−（２−ニトロフェニル）−１，４−ジヒドロピリジンと、３０重量部の重量平均分子量５００のポリエチレングリコールジメチルエーテルとを配合することにより、感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液を得た。
【００６３】
そして、各ミラーを含む基板上に、前駆体溶液を塗工し（図２（ａ）参照）、９０℃で１５分、予備乾燥させて樹脂層を形成した後（図２（ｂ）参照）、その樹脂層をフォトマスクを介さずに全面露光し（図２（ｃ）参照）、１８０℃で１０分間、露光後加熱後（図２（ｄ）参照）、露光された樹脂層を、水で洗浄し、真空および窒素雰囲気下、３５０℃で加熱することにより、樹脂中の残存溶媒の除去およびイミド化を完結させることにより、光導波路を形成した（図２（ｅ）参照）。これによって、ミラーと光導波路とが一体となった光路変換素子を得た（図１（ｈ）参照）。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の光路変換素子の製造方法によれば、傾斜面を有するミラーを、ミラー前駆体の露光、現像および硬化によって形成するので、その傾斜面を十分な平滑性をもって形成することができる。そのため、光路の変換時に生じる光学的なロスを低減することができる。また、この方法では、ブレードで切削する場合のような高価なダイシング装置を必要としないので、低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光路変換素子の製造方法の一実施形態を示す製造工程図であって、
（ａ）は、基板を用意する工程、
（ｂ）は、基板の上に、感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液を塗工する工程、
（ｃ）は、前駆体溶液を予備乾燥して、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなる樹脂層を形成する工程、
（ｄ）は、樹脂層を、所定幅のスリットを有するフォトマスクを介して露光する工程、
（ｅ）は、露光後加熱する工程、
（ｆ）は、樹脂層を現像してミラー前駆体を形成する工程、
（ｇ）は、ミラー前駆体を硬化させることにより、ミラーを形成する工程、
（ｈ）は、ミラーを被覆する光導波路を形成する工程
を示す。
【図２】図１（ｈ）で示されるミラーを被覆する光導波路を形成するための製造工程図であって、
（ａ）は、各ミラーを含む基板の上に、感光性ポリイミド樹脂前駆体を含む前駆体溶液を塗工する工程、
（ｂ）は、前駆体溶液を予備乾燥して、感光性ポリイミド樹脂前駆体からなる樹脂層を形成する工程、
（ｃ）は、樹脂層を全面露光する工程、
（ｄ）は、露光後加熱する工程、
（ｅ）は、露光された樹脂層を硬化させる工程
を示す。
【図３】図１に示す方法により得られた光路変換素子の一実施形態であって、
（ａ）は、光路変換素子の要部斜視図であり、
（ｂ）は、光の通過経路を示す説明図である。
【図４】図１に示す方法により得られた光路変換素子の他の実施形態（ミラーを被覆する樹脂からなる光導波路が形成されている態様）を示す斜視図である。
【図５】図１に示す方法により得られた光路変換素子の他の実施形態（ミラーを被覆する樹脂からなる光導波路が通路として形成されている態様）を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板
４ フォトマスク
５ 傾斜面
６ ミラー前駆体
７ ミラー
８ 光路変換素子
１０ 光導波路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical path conversion element, and more particularly to a method for manufacturing an optical path conversion element used in an optical communication device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical path conversion element is used in an optical communication device to convert an optical path (angle of light). For example, a mirror having an inclined surface with a predetermined angle with respect to the optical path, particularly 45 ° with respect to the optical path. The reflection type mirror having the inclined surface is capable of converting the optical path by 90 °, and can be integrated in the optical module and reduced in manufacturing cost. Therefore, it is expected in various fields.
[0003]
A reflective mirror having such an inclined surface is formed by, for example, using a blade having an inclined angle at the blade edge and machining the blade perpendicular to the optical waveguide during cutting, thereby forming an inclined surface. (See, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-300961 [Problems to be solved by the invention]
However, when the inclined surface is formed by cutting a blade as in the method described in Patent Document 1, the surface of the inclined surface becomes rough, and sufficient smoothness cannot be obtained. There is a defect that causes a loss. Moreover, in order to cut with a blade, an expensive dicing apparatus is required, and there is a problem that the manufacturing cost is inevitably high.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances. The object of the present invention is to make the surface of the inclined surface smooth and reduce optical loss that occurs during the conversion of the optical path. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical path conversion element that can be manufactured at low cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an optical path conversion element of the present invention includes a step of coating a photosensitive polyimide resin precursor on a substrate, the photosensitive polyimide resin precursor having a slit having a predetermined width. A step of exposing through a photomask; a step of developing the exposed photosensitive polyimide resin precursor to form a mirror precursor having an inclined surface with a predetermined angle with respect to an optical path; and curing the mirror precursor. Thus, the method includes a step of forming a mirror having an inclined surface with a predetermined angle with respect to the optical path.
[0007]
In the present invention, it is preferable that the angle of the inclined surface of the mirror is substantially 45 ° with respect to the optical path.
[0008]
Further, in the present invention, a step of coating a photosensitive polyimide resin precursor on the substrate including the mirror, a step of exposing the photosensitive polyimide resin precursor, and the exposed photosensitive property You may provide the process of forming the optical waveguide which coat | covers the said mirror by hardening a polyimide resin precursor.
[0009]
Moreover, in this invention, it is preferable that the said photosensitive polyimide resin precursor contains the 1, 4- dihydropyridine derivative shown by following General formula (1).
[0010]
[Chemical 2]

(In the formula, Ar represents an aromatic group having a nitro group in the ortho position with respect to the bonding position to the 1,4-dihydropyridine ring, R ₁ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R ₂ , R ₃ , R ₄ and R ₅ each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.)
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing an embodiment of a method for manufacturing an optical path conversion element of the present invention. In this method, first, a substrate 1 is prepared as shown in FIG.
[0011]
As the substrate 1, blue plate glass, synthetic quartz glass, Si wafer, Si wafer with SiO _2, a polyimide resin is used. The thickness of the substrate 1 is, for example, 20 μm to 1 cm, preferably 300 to 1000 μm.
[0012]
Next, in this method, as shown in FIG. 1 (b), a precursor solution 2 containing a photosensitive polyimide resin precursor is applied on the substrate 1.
[0013]
The precursor solution 2 containing the photosensitive polyimide resin precursor contains a polyimide resin precursor, a photosensitive agent, a dissolution regulator, and a solvent.
[0014]
The polyimide resin precursor is a polyamic acid and can be obtained by reacting an organic tetracarboxylic dianhydride with a diamine.
[0015]
Examples of the organic tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl). ) Propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-di Carboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfonic acid dianhydride and the like.
[0016]
Further, for example, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, 4,4- Bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride, (trifluoromethyl) pyromellitic acid Also included are fluorine-substituted tetracarboxylic dianhydrides such as dianhydrides, di (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride, di (heptafluoropropyl) pyromellitic dianhydride, and the like.
[0017]
These organic tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
[0018]
Examples of the diamine include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, and 3,3'-diaminodiphenyl. Sulfone, 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) propane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,4-diaminotoluene, 2 , 6-diaminotoluene, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diamino-2,2′-dimethylbiphenyl, and the like.
[0019]
Also, for example, 2,2′-bis (trifluoromethoxy) -4,4′-diaminobiphenyl (TFMOB), 3,3′-diamino-5,5′-bis (trifluoromethyl) biphenyl, 2,2 -Bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane (BAAF), 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane (HFBAPP), 2,2'-bis (trifluoromethyl)- 4,4′-diaminobiphenyl (TFMB), 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (BIS-AP-AF), 2,2-bis (3-amino-4-methyl) Phenyl) hexafluoropropane (BIS-AT-AF), 2,2′-difluorobenzidine (FBZ), 4,4′-bis (aminooctafluoro) Fluorine-substituted diamines such as phenyl, 3,5-diaminobenzotrifluoride, 1,3-diamino-2,4,5,6-tetrafluorobenzene, 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine (BTFB), etc. Also mentioned.
[0020]
These diamines may be used alone or in combination of two or more.
[0021]
Further, if 1,3-bisamino (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane is used separately from the diamine, the adhesion to the substrate 1 can be improved.
[0022]
And a polyimide resin precursor can be obtained by making organic tetracarboxylic dianhydride and diamine react according to a conventional method. That is, for example, an organic tetracarboxylic dianhydride and a diamine are mixed at a ratio of approximately equimolar in an inert gas atmosphere in a reaction solvent at a temperature of 250 ° C. or lower, preferably from room temperature (25 ° C.) to The polyamic acid can be obtained as a viscous solution, that is, a polyimide resin precursor solution, by stirring at 80 ° C. for about 5 to 20 hours.
[0023]
The reaction solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the organic tetracarboxylic dianhydride and diamine, and can dissolve the resulting polyimide resin precursor. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N , N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like. These polar solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more.
[0024]
The polyimide resin precursor thus obtained has, for example, a weight average molecular weight of about 5,000 to 500,000, preferably about 10,000 to 150,000, and is preferably 1 to 50% by weight in the reaction solvent, for example. Is prepared as a solution of 5 to 30% by weight (solid content concentration).
[0025]
And the precursor solution 2 is obtained by mix | blending a photosensitizer and a dissolution regulator with this polyimide resin precursor solution.
[0026]
The photosensitizer is not particularly limited, but a 1,4-dihydropyridine derivative represented by the following general formula (1) is preferably used.
[0027]
[Chemical 3]

(In the formula, Ar represents an aromatic group having a nitro group in the ortho position with respect to the bonding position to the 1,4-dihydropyridine ring, R ₁ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R ₂ , R ₃ , R ₄ and R ₅ each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.)
In the above formula (1), the aromatic group having a nitro group at the ortho position represented by Ar is preferably an o-nitrophenyl group, and R ₁ , R ₂ , R ₃ , R ₄ and R Preferred examples of the alkyl group having 1, 2, or 3 carbon atoms represented by ₅ include a methyl group (C1), an ethyl group (C2), an n-propyl group (C3), and an i-propyl group (C3).
[0028]
More specifically, such 1,4-dihydropyridine derivatives include, for example, 1-ethyl-3,5-dimethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, 1-methyl-3. , 5-Dimethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, 1-propyl-3,5-dimethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine, 1-propyl -3,5-diethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4-dihydropyridine.
[0029]
The mixing ratio of the 1,4-dihydropyridine derivative is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide resin precursor. If the amount is less than 0.1 part by weight, pattern formation may be difficult. If the amount is more than 10 parts by weight, the optical loss may increase.
[0030]
In addition, the dissolution regulator is not particularly limited, and examples thereof include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polypropylene glycol diphenyl ether, and polyethylene glycol dimethyl ether. These dissolution regulators may be used alone or in combination of two or more. Preferably, polyethylene glycol dimethyl ether is used. In addition, it is preferable that the weight average molecular weights of such a dissolution regulator are 150-1000, for example, and also 200-800.
[0031]
The blending ratio of the dissolution regulator is not particularly limited, but is, for example, 10 to 45 parts by weight, preferably 15 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide resin precursor. If the amount is less than 10 parts by weight, the film may be fragile. If the amount is more than 45 parts by weight, phase separation may occur.
[0032]
The precursor solution 2 thus prepared is not particularly limited for coating on the substrate 1, and a known coating method such as casting or spin coating is used.
[0033]
The coating thickness is set to 5 to 50 μm, preferably 10 to 20 μm, for example, as the thickness after preliminary drying in consideration of solvent volatilization, curing shrinkage, film reduction during development, and the like.
[0034]
Next, in this method, as shown in FIG. 1C, the precursor solution 2 is pre-dried to form a resin layer 3 made of a photosensitive polyimide resin precursor.
[0035]
The preliminary drying is not particularly limited as long as the solvent in the precursor solution 2 can be dried, and the drying temperature and drying time are appropriately selected depending on the solvent used.
[0036]
Next, in this method, as shown in FIG. 1D, the resin layer 3 is exposed through a photomask 4 having a plurality of slits having a predetermined width. The slit width W of the photomask 4 is, for example, 2 to 16 μm, and the interval S between the slits is, for example, 10 to 200 μm. If the slit width W is smaller than this, pattern formation may be difficult. If the slit width W is larger than this, the resolution of the pattern may be lowered. If the spacing S between the slits is smaller than this, the resolution of the pattern may be lowered. If it is larger than this, the waveguide between the mirrors 7 becomes longer, which may increase the cost.
[0037]
Therefore, the mirror precursor 6 having the substantially inclined surface 5 of 45 ° as described later can be formed in the slit width W and the interval S between the slits in the above-described range. Further, the slit is formed in a band shape along the longitudinal direction or the width direction of the substrate 1.
[0038]
The exposure method is not particularly limited. For example, a hard contact exposure method in which the resin layer 3 and the photomask 4 are in direct contact, a proximity exposure method in which a slight gap is provided between the resin layer 3 and the photomask 4, A known exposure method such as a projection exposure method can be used.
[0039]
Thereafter, in this method, as shown in FIG. 1E, heating is performed after exposure to form a negative image. For example, the post-exposure heating is performed at 140 ° C. or higher. Thereby, the solubility of the exposed portion 3a in the developer composed of an alkaline aqueous solution can be reduced, and a negative type image that dissolves the unexposed portion 3b can be favorably formed in the next development.
[0040]
Next, in this method, the resin layer 3 is developed as shown in FIG. For the development, a known method such as a dipping method or a spray method can be used, and the development temperature is usually from 25 to 50 ° C. Examples of the developer used include an organic alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide and an inorganic alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. The alkali concentration is usually 2 to 5% by weight, and a lower aliphatic alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol can be added to the aqueous alkali solution as necessary.
[0041]
Then, after development, the pair of (two) mirror precursors 6 having the inclined surfaces 5 is formed by washing with water.
[0042]
Next, in this method, as shown in FIG. 1G, the mirror precursor 6 is cured to form a mirror 7 having an inclined surface 5 that is substantially 45 ° with respect to the optical path, thereby forming the optical path. A conversion element 8 is obtained. For example, the mirror precursor 6 may be cured by heating at 350 to 500 ° C. for several hours in a vacuum or in an inert gas atmosphere. Thereby, the mirror precursor 6 made of a photosensitive polyimide resin precursor is imidized to form a mirror 7 made of a polyimide resin. The mirror 7 is cured and shrunk from the mirror precursor 6, but more specifically, is formed as a pair (two), and each mirror 7 has an inclined surface 5 that is substantially 45 ° with respect to the optical path. It has a symmetrical triangular section (that is, an isosceles triangular section having a base angle of 45 ° and a vertex angle of 90 ° with respect to the substrate 1), and has a bottom width (base width) of 4 to 100 μm from the bottom. The height to the apex is 4 to 100 μm, and parallel to each other along the longitudinal direction or the width direction of the substrate 1 with a predetermined interval (for example, an interval between the mirrors 7 (between the bottoms) of 10 μm to 10 cm). Is formed to extend.
[0043]
If the optical path conversion element 8 is manufactured by such a method, the mirror 7 having the inclined surface 5 is formed by exposure of the mirror precursor 6, post-exposure heating, development and curing. In other words, the inclined surface 5 is formed. Since it is not formed by cutting the blade, the inclined surface 5 can be formed with sufficient smoothness. Therefore, it is possible to reduce the optical loss that occurs during the conversion of the optical path. Further, this method does not require an expensive dicing apparatus as in the case of cutting with a blade, and therefore can be manufactured at low cost.
[0044]
As shown in FIG. 3A, the optical path conversion element 8 formed in this way includes a pair of mirrors 7 facing each other in parallel at a predetermined interval on the substrate 1. The inclined surface 5 of the mirror 7 is formed at 45 ° with respect to the optical path. Therefore, for example, as shown in FIG. 3B, when the light 9 incident from the optical path perpendicular to the substrate 1 hits one mirror 7, the light 9 is reflected at 90 °, and the optical path Is converted by 90 °, passes parallel to the substrate 1, and then hits the other mirror 7, the light 9 is reflected by 90 ° and its optical path is converted by 90 ° to Emits in the vertical direction. That is, in the optical path conversion element 8, the incident light 9 can be emitted in the opposite direction to the incident light 9.
[0045]
In the optical path conversion element 8 shown in FIG. 3, the portion through which the light 9 passes, that is, the optical waveguide is air. In such an optical path conversion element 8, as shown in FIG. Alternatively, an optical waveguide 10 made of a resin covering each mirror 7 may be formed.
[0046]
The optical waveguide 10 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 2A, the same photosensitive polyimide resin precursor as described above (however, the refractive index of the obtained optical waveguide 10 is different from each mirror). 2 is applied to the substrate 1 including each mirror 7 by the same method as described above, and the precursor solution 2 including FIG. As shown in FIG. 2C, the precursor solution 2 is pre-dried by the same method as described above to form a resin layer 3 made of a photosensitive polyimide resin precursor. Without exposing the photomask 4, the entire surface is exposed by the same method as described above, and thereafter, as shown in FIG. Finally, as shown in FIG. 2 (e), the exposed resin layer 3 is By curing in the same manner as it can be formed.
[0047]
The optical waveguide 10 formed in this way is not particularly limited. However, as shown in FIG. 4, the cross section having a height corresponding to the apex angle of each mirror 7 on the substrate 1 including each mirror 7. It has a rectangular shape and is formed on the entire surface of the substrate 1.
[0048]
The optical waveguide 10 may be formed on the entire surface of the substrate 1 as shown in FIG. 4, or as shown in FIG. 11 may be formed. In other words, in FIG. 5, a plurality of passages 11 are formed so as to span between the mirrors 7 with a predetermined interval in the longitudinal direction of the mirrors 7.
[0049]
Further, when the optical waveguide 10 is formed as a predetermined pattern, such as when the optical waveguide 10 is formed as the passage 11, the resin layer 3 is inverted from the predetermined pattern in the step shown in FIG. It exposes through the photomask 4 of a pattern, and after the post-exposure heating in the process shown in FIG.2 (d), it develops by the method similar to the above, and is hardened | cured in the process shown in FIG. That's fine.
[0050]
The optical waveguide 10 may be formed of a resin other than the photosensitive polyimide resin precursor. Examples of such resins include methacrylate resins such as polycarbonate (PC) and polymethyl methacrylate (PMMA), polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES) (polyethersulfone), Polynorbornene, epoxy resin, polyaryl, polyimide, polycarbodiimide, polyetherimide (PEI), polyamideimide, polyesterimide, polyamide, polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin) and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer Styrenic resins such as (ABS resin), polyarylene ethers such as polyphenylene ether, polyarylate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polysulfone Polysulfone), polyether ketones such as polyether ether ketone and polyether ketone ketone, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone.
[0051]
In addition, fluorine resins such as vinylidene fluoride resin, hexafluoropropylene resin, and hexafluoroacetone resin can also be used.
[0052]
Furthermore, a polysilane polymer such as polysilane may be blended. By including a polysilane polymer in the resin, the mechanical properties of the resin can be improved. Examples of the polysilane polymer include poly (alkylsilane) such as polysilane, poly (alkylcycloalkylsilane) such as poly (methylcyclohexylsilane), poly (alkylarylsilane) such as poly (methylphenylsilane), poly ( And poly (arylarylsilane) such as diphenylsilane).
[0053]
Among these, polyimide, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, polyetherketone, epoxy resin, polycarbodiimide, fluorine resin, polysilane polymer, and the like are preferably used. From the viewpoint of transparency, fluorides of the above resins, for example, fluorinated polyimides, fluorinated epoxy resins, and fluorine resins are preferably used. Further, if a photosensitive resin having a photosensitivity imparted to the resin is used, patterning can be performed by exposure and development in the same manner as the above-described photosensitive polyimide resin precursor.
[0054]
In the above description, the optical path conversion element 8 is provided with a pair of mirrors 7 so that the incident light 9 is emitted in the opposite direction to the incident light 9, but is manufactured in the present invention. The optical path conversion element only needs to include the mirror 7 having at least one inclined surface 5, and the angle of the inclined surface 5 with respect to the optical path is not necessarily 45 °, and is appropriately selected according to the purpose and application. The
[0055]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.
[0056]
Example 1
In a 500 mL separable flask equipped with a stirrer, 26.66 g (0.06 mol) of 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA), 2,2′-bis (Trifluoromethyl) benzidine (BTFB) 18.54 g (0.058 mol), 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (APDS) 0.52 g ( 0.002 mol) was dissolved in 182.85 g (2.10 mol) of N, N-dimethylacetamide and then stirred at room temperature for 10 hours to obtain a polyimide resin precursor solution.
[0057]
Next, 1 part by weight of 1-ethyl-3,5-dimethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4 is added to 100 parts by weight of the polyimide resin precursor in the polyimide resin precursor solution. -A precursor solution containing a photosensitive polyimide resin precursor was obtained by blending dihydropyridine and 30 parts by weight of polyethylene glycol dimethyl ether having a weight average molecular weight of 500.
[0058]
Then, the above precursor solution is applied by spin coating (see FIG. 1B) on a substrate made of a Si wafer having a thickness of 525 μm (see FIG. 1A), and dried at 90 ° C. for 15 minutes. Thus, a resin layer made of a photosensitive polyimide resin precursor was formed (see FIG. 1C). The resin layer was irradiated with ultraviolet rays of 30 mJ / cm ² from above through a photomask (slit width: 6 μm, interval between the slits 200 μm) (see FIG. 1 (d)), and then 10 ° C. at 180 ° C. After the exposure, it was heated for a minute (see FIG. 1 (e)).
[0059]
Next, tetramethylammonium hydroxide (Echinen F6 (50 vol: 50 vol) mixed solution, manufactured by Japan Alcohol Sales Co., Ltd.) was used as a developer, and development was performed at 35 ° C. to obtain a pair of mirror precursors (FIG. 1 ( f)). Thereafter, it is washed with water and heated at 350 ° C. in a vacuum and nitrogen atmosphere to complete the removal of the residual solvent in the resin and imidization, thereby obtaining a pair of mirrors having symmetrical 45 ° inclined surfaces. (See FIG. 1 (g)). Each mirror had a bottom width of 6 μm and a height of 6 μm, an interval between the mirrors of 200 μm, and a length in the longitudinal direction of 50 mm.
[0060]
Then, the solution of the photosensitive polyimide resin precursor for coating on the board | substrate containing each mirror was produced as follows.
[0061]
That is, in a 500 mL separable flask equipped with a stirrer, 13.2-32 g (0.03 mol) of 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA), 2,2 ′ -Bis (trifluoromethyl) benzidine (BTFB) 7.41 g (0.02 mol), 2,2′-difluorobenzidine (FBZ) 1.27 g (0.005 mol), 1,3-bis (3-amino) (Propyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (APDS) 0.26 g (0.001 mol) was dissolved in N, N-dimethylacetamide 89.12 g (1.02 mol), The mixture was stirred at room temperature for 10 hours to obtain a polyimide resin precursor solution.
[0062]
Next, 1 part by weight of 1-ethyl-3,5-dimethoxycarbonyl-4- (2-nitrophenyl) -1,4 is added to 100 parts by weight of the polyimide resin precursor in the polyimide resin precursor solution. -A precursor solution containing a photosensitive polyimide resin precursor was obtained by blending dihydropyridine and 30 parts by weight of polyethylene glycol dimethyl ether having a weight average molecular weight of 500.
[0063]
And after apply | coating a precursor solution on the board | substrate containing each mirror (refer FIG. 2 (a)) and carrying out preliminary drying for 15 minutes at 90 degreeC (refer FIG.2 (b)). Then, the entire surface of the resin layer was exposed without using a photomask (see FIG. 2C), and after the exposure was heated at 180 ° C. for 10 minutes (see FIG. 2D), the exposed resin layer was washed with water. Then, the optical waveguide was formed by completing the removal of the residual solvent in the resin and imidization by heating at 350 ° C. in a vacuum and nitrogen atmosphere (see FIG. 2E). Thus, an optical path conversion element in which the mirror and the optical waveguide were integrated was obtained (see FIG. 1 (h)).
[0064]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing an optical path conversion element of the present invention, a mirror having an inclined surface is formed by exposure, development and curing of the mirror precursor, so that the inclined surface can be formed with sufficient smoothness. Therefore, it is possible to reduce the optical loss that occurs during the conversion of the optical path. Further, this method does not require an expensive dicing apparatus as in the case of cutting with a blade, and therefore can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a production process diagram showing an embodiment of a method for producing an optical path conversion element of the present invention,
(A) is a step of preparing a substrate;
(B) is a step of applying a precursor solution containing a photosensitive polyimide resin precursor on the substrate;
(C) is a step of pre-drying the precursor solution to form a resin layer made of a photosensitive polyimide resin precursor;
(D) is a step of exposing the resin layer through a photomask having a slit having a predetermined width;
(E) is a step of heating after exposure;
(F) is a step of developing the resin layer to form a mirror precursor;
(G) is a step of forming a mirror by curing the mirror precursor;
(H) shows the process of forming the optical waveguide which coat | covers a mirror.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram for forming an optical waveguide covering the mirror shown in FIG.
(A) is a step of applying a precursor solution containing a photosensitive polyimide resin precursor on a substrate including each mirror;
(B) is a step of pre-drying the precursor solution to form a resin layer made of a photosensitive polyimide resin precursor;
(C) is a step of exposing the entire surface of the resin layer;
(D) is a step of heating after exposure;
(E) shows the process of hardening the exposed resin layer.
3 is an embodiment of an optical path conversion element obtained by the method shown in FIG.
(A) is a principal part perspective view of an optical path changing element,
(B) is explanatory drawing which shows the passage route of light.
4 is a perspective view showing another embodiment of the optical path conversion element obtained by the method shown in FIG. 1 (an aspect in which an optical waveguide made of a resin covering a mirror is formed). FIG.
5 is a perspective view showing another embodiment of the optical path conversion element obtained by the method shown in FIG. 1 (an aspect in which an optical waveguide made of a resin covering a mirror is formed as a passage). FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 4 Photomask 5 Inclined surface 6 Mirror precursor 7 Mirror 8 Optical path conversion element 10 Optical waveguide

Claims (4)

A step of applying a photosensitive polyimide resin precursor on the substrate;
Exposing the photosensitive polyimide resin precursor through a photomask having a slit having a predetermined width;
Developing the exposed photosensitive polyimide resin precursor to form a mirror precursor having an inclined surface with a predetermined angle with respect to the optical path;
A method of manufacturing an optical path conversion element, comprising the step of forming a mirror having an inclined surface with a predetermined angle with respect to the optical path by curing the mirror precursor. 2. The method of manufacturing an optical path conversion element according to claim 1, wherein an angle of the inclined surface of the mirror is substantially 45 degrees with respect to the optical path. further,
By applying a photosensitive polyimide resin precursor on the substrate including the mirror, exposing the photosensitive polyimide resin precursor, and curing the exposed photosensitive polyimide resin precursor. The method for manufacturing an optical path conversion element according to claim 1, further comprising a step of forming an optical waveguide that covers the mirror. The said photosensitive polyimide resin precursor contains the 1, 4- dihydropyridine derivative shown by following General formula (1), The manufacture of the optical path change element in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Method.

(In the formula, Ar represents an aromatic group having a nitro group in the ortho position with respect to the bonding position to the 1,4-dihydropyridine ring, R ₁ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R ₂ , R ₃ , R ₄ and R ₅ each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms.)

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