JP2005165138A

JP2005165138A - 光導波路

Info

Publication number: JP2005165138A
Application number: JP2003406330A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tagawa; 憲一田河; Kazunori So; 和範宗; Ryusuke Naito; 龍介内藤; Shu Mochizuki; 周望月
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】ポリイミドからなる光導波路であって、下部クラッド層でのクラックの発生が防止され、信頼性の高い光導波路を提供すること。
【解決手段】アンダークラッド層３と、そのアンダークラッド層３の上に設けられるコア層４と、アンダークラッド層３の上にコア層４を被覆するように設けられるオーバークラッド層５とを備える光導波路６であって、アンダークラッド層３、コア層４およびオーバークラッド層５を、ポリイミドから形成し、かつ、アンダークラッド層３を、重量平均分子量１．５×１０^５以上のポリアミド酸をイミド化することにより、形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路に関し、詳しくは、複数の光デバイスの間を光接続するための光導波路に関する。

近年、光ファイバの開発による光通信システムの実用化に伴ない、光導波路を用いた多種多様の光通信デバイスの開発が求められている。

例えば、ＷＤＭ通信をはじめとする光ファイバ網の構築には、種々の光通信デバイスが必要であるため、それら光通信デバイスを低コストで製造すべく、光導波路を形成するための材料として、量産性や大面積の加工性に優れるポリマー材料が求められている。そして、そのようなポリマー材料として、例えば、ポリイミドが知られている（特許文献１参照。）。

より具体的には、特許文献１には、フッ素置換率３０％以上のフッ素化ポリイミドを主成分とする下部クラッド層、導波層および上部クラッド層を、フッ素置換率１０％以下のポリイミドを主成分とする下塗り層を介して基板上に形成することが提案されている。

特開２００２−９０５５９号公報

しかし、ポリイミドからなる光導波路では、製造時において、上部クラッド層を形成する時に、ポリアミド酸の乾燥や硬化（イミド化）に起因する収縮応力によって、下部クラッド層にクラックが入りやすく、特に、コア層（導波層）の近傍部分では、応力集中によりクラックの発生が激しくなるという不具合がある。

本発明の目的は、ポリイミドからなる光導波路であって、下部クラッド層でのクラックの発生が防止され、信頼性の高い光導波路を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の光導波路は、下部クラッド層と、前記下部クラッド層の上に設けられるコア層と、前記下部クラッド層の上に前記コア層を被覆するように設けられる上部クラッド層とを備える光導波路であって、前記下部クラッド層、前記コア層および前記上部クラッド層は、ポリイミドから形成されており、前記下部クラッド層は、重量平均分子量１．５×１０^５以上のポリアミド酸をイミド化することにより、形成されていることを特徴としている。

本発明の光導波路によれば、下部クラッド層が、重量平均分子量１．５×１０^５以上のポリアミド酸をイミド化することにより形成されているので、その上に、ポリイミドからなる上部クラッド層を形成する時に、上部クラッド層を形成するポリアミド酸の乾燥や硬化（イミド化）に起因して収縮応力が生じても、下部クラッド層にクラックが入ることを防止することができる。そのため、ポリイミドから低コストで製造でき、かつ、高い信頼性の光導波路を提供することができる。

図１は、本発明の光導波路の一実施形態を製造する方法を示す製造工程図である。

図１において、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。基板１は、平板状をなし、ポリイミドの硬化時の耐熱性があれば、特に制限されず、例えば、シリコンウエハ、石英ガラス、多成分ガラス、金属、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂などから形成することができる。また、基板１の厚みは、例えば、１０〜５０００μｍ、好ましくは、１０〜１５００μｍである。

次いで、この方法では、図１（ｂ）に示すように、基板１の上に密着層２を形成する。密着層２は、基板１と、後述するアンダークラッド層３との間を密着させるために形成され、特に制限されず、例えば、後述するポリアミド酸ワニスであって、シリコーン系シランカップリング剤を処方することによって、密着力を向上させたものを用いて、形成することができる。より具体的には、例えば、密着層２を形成するために処方されたポリアミド酸ワニスを、例えば、キャスティング、スピンコートなど公知の塗布方法により、基板１の上に塗布し、これを予備乾燥した後に、例えば、真空下、３００〜４００℃で硬化（イミド化）させる。これによって、ポリイミドからなる密着層２が形成される。

また、密着層２の厚みは、例えば、０．１〜３０μｍ、好ましくは、５〜１５μｍである。

その後、この方法では、図１（ｃ）に示すように、密着層２の上に、下部クラッド層としてのアンダークラッド層３を形成する。

アンダークラッド層３の形成は、例えば、ポリアミド酸ワニスを、密着層２の上に塗布し、これを予備乾燥した後に、例えば、３００〜４００℃で硬化（イミド化）させる。

ポリアミド酸ワニスは、ポリアミド酸が溶媒（後述する反応溶媒）で溶解されている樹脂溶液であり、ポリアミド酸は、ポリイミド前駆体であって、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

そして、ポリアミド酸は、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、ポリアミド酸ワニスとして得ることができる。

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、得られるポリアミド酸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。

このようにして得られるポリアミド酸は、例えば、その重量平均分子量が、１．５×１０^５以上、好ましくは、２．０×１０^５〜３．５×１０^５である。ポリアミド酸の重量平均分子量が、１．５×１０^５未満であると、オーバークラッド層５の形成時に、アンダークラッド層３にクラックが生じる。なお、ポリアミド酸の重量平均分子量は、有機テトラカルボン酸二無水物およびジアミンの反応時の反応温度や、反応後のエージングの実施などにより、調整することができる。なお、ポリアミド酸の重量平均分子量は、例えば、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）測定から、標準ポリエチレンオキサイドの換算値として求めることができる。

また、ポリアミド酸ワニスの固形分濃度は、例えば、１〜５０重量％、好ましくは、５〜３０重量％である。

なお、アンダークラッド層３を形成するポリアミド酸は、アンダークラッド層３の形成後に、コア層４よりも、屈折率が低くなるように処方される。より具体的には、下記（１）式において、シングルモードの場合、Δが０．２〜０．８となるように、マルチモードの場合、Δが０．５〜３．０となるように、コア層４とアンダークラッド層３との屈折率を調整する。

Δ＝（ｎ_１−ｎ_２）/ｎ_１×１００（１）
（ｎ_１＝コア層の屈折率、ｎ_２＝アンダークラッド層の屈折率）
屈折率の調整は、有機テトラカルボン酸二無水物またはジアミンとして、複数の種類を用いて、それらの組成比を適宜変更することにより行う。

ポリアミド酸ワニスを密着層２の上に塗布するには、例えば、キャスティング、スピンコートなど公知の塗布方法が用いられる。次いで、ポリアミド酸ワニスを、例えば、５０〜１００℃で予備乾燥し、その後、例えば、真空下、３００〜４００℃で硬化（イミド化）させることにより、ポリイミドからなるアンダークラッド層３を形成する。

アンダークラッド層３の厚みは、例えば、５〜２０μｍである。アンダークラッド層３の厚みが、この範囲よりも厚いと、クラックが入りやすくなる。

次いで、この方法では、図１（ｄ）に示すように、アンダークラッド層３の上にコア層４を形成する。コア層４の形成は、例えば、感光性ポリアミド酸ワニスを、アンダークラッド層３の上に塗布し、これを予備乾燥した後に、フォトマスクを介して露光し、必要により露光後加熱後に現像し、その後、硬化（イミド化）させることにより、所定のパターンとして形成する。

感光性ポリアミド酸ワニスは、上記したポリアミド酸ワニスに、感光剤を配合することによって、得ることができる。

コア層４を形成するポリアミド酸は、コア層４の形成後に、アンダークラッド層３よりも、屈折率が高くなるように処方される。より具体的には、屈折率を、上記したように、有機テトラカルボン酸二無水物またはジアミンとして、複数の種類を用いて、それらの組成比を変更して調整する。

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。

（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。

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。

感光剤の配合割合は、例えば、ポリアミド酸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の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。

また、感光性ポリアミド酸ワニスには、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の溶解調整剤を配合してもよい。溶解調整剤の配合割合は、例えば、ポリアミド酸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。

そして、感光性ポリアミド酸ワニスを、アンダークラッド層３の上に塗布するには、例えば、キャスティング、スピンコートなど公知の塗布方法が用いられる。次いで、ポリアミド酸ワニスを、例えば、５０〜１００℃で予備乾燥する。

その後、予備乾燥により形成されたポリアミド酸からなる皮膜を、フォトマスクを介して露光する。フォトマスクは、例えば、ネガ画像で所定のパターンを形成する場合には、次の現像において露光部分が残存するような、光透過部分がコア層として形成される所定のパターンと、同一のパターンで形成されたフォトマスクが用いられる。

また、露光方法は、特に制限されず、例えば、皮膜とフォトマスクとを直接接触させるハードコンタクト露光方法、皮膜とフォトマスク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、公知の露光方法が用いられる。

その後、必要により露光後加熱して、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の溶解性を低減し、次の現像において、未露光部分を溶解するネガ画像を、良好に形成することができる。

次いで、皮膜を現像するには、浸漬法やスプレー法などの公知の方法が用いられる。現像温度は、通常、２５〜５０℃である。また、現像剤として、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用いられる。アルカリ濃度は、通常、２〜５重量％であり、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。

そして、皮膜を硬化させるには、例えば、真空下、３００〜４００℃で加熱して、イミド化させる。これによって、ポリイミドからなるコア層４が所定のパターンとして形成される。

なお、コア層４のパターンは、特に制限されないが、例えば、図１（ｄ）に示すように、断面矩形状（断面円形状でもよい。）のラインが、互いに所定間隔を隔てて並行配置されるパターンとして形成される。また、コア層４の厚みは、例えば、シングルモードの場合、４〜１０μｍ、好ましくは、６〜８μｍ、マルチモードの場合、１０〜１００μｍ、好ましくは、３０〜５０μｍである。

また、コア層４のパターンは、上記のような露光および現像による形成に限らず、例えば、まず、皮膜を硬化させ、次いで、所定のパターンにエッチングすることによって、形成することもできる。

そして、この方法では、図１（ｅ）に示すように、アンダークラッド層３の上に、コア層４を被覆するように上部クラッド層としてのオーバークラッド層５を形成して、光導波路６を得る。

オーバークラッド層５の形成は、例えば、ポリアミド酸ワニスを、コア層４を含むアンダークラッド層３の上に塗布し、これを予備乾燥した後に、例えば、３００〜４００℃で硬化（イミド化）させる。

オーバークラッド層５を形成するポリアミド酸ワニスは、上記と同様のポリアミド酸ワニスであって、オーバークラッド層５の形成後に、コア層３よりも屈折率が低くなるように処方される。好ましくは、アンダークラッド層３を形成するポリアミド酸ワニスと、同じ処方のものが用いられる。

ポリアミド酸ワニスを、コア層４を含むアンダークラッド層３の上に塗布するには、例えば、キャスティング、スピンコートなど公知の塗布方法が用いられる。次いで、ポリアミド酸ワニスを、例えば、５０〜１００℃で予備乾燥し、その後、例えば、真空下、３００〜４００℃で硬化（イミド化）させることにより、ポリイミドからなるオーバークラッド層５を形成する。

オーバークラッド層５の厚みは、例えば、５〜５０μｍ、好ましくは、１５〜３０μｍである。

そして、このような方法により得られた光導波路６は、アンダークラッド層３が、重量平均分子量１．５×１０^５以上のポリアミド酸をイミド化することにより形成されているので、その上に、ポリイミドからなるオーバークラッド層５を形成する時に、オーバークラッド層５を形成するポリアミド酸の乾燥や硬化（イミド化）に起因して収縮応力が生じても、アンダークラッド層３にクラックが入ることを防止することができる。そのため、この光導波路６は、ポリイミドから低コストで製造できながら、高い信頼性を得ることができる。

そして、このような光導波路６は、特に制限されることなく、種々の光デバイスを光接続するために用いられ、具体的には、直線光導波路、曲がり光導波路、交差光導波路、Ｙ分岐導波路、スラブ光導波路、マッハツェンダー型光導波路、ＡＷＧ型光導波路、グレーティング、光導波路レンズなどとして用いられる。

また、これらの光導波路により接続される光デバイスとして、例えば、波長フィルタ、光スイッチ、光分岐器、光合成器、光合分波器、光アンプ、波長変換器、波長分割器、光スプリッタ、方向性結合器、さらには、レーザダイオードやフォトダイオードをハイブリッド集積した光伝送モジュールなどが挙げられる。

なお、上記の説明においては、基板１とアンダークラッド層３との間に、密着層２を設けたが、基板１に対するアンダークラッド層３の密着力が十分な場合には、密着層２を設けなくてもよい。また、密着層２を設ける代わりに、基板１の表面に、密着力を高めるための公知の表面処理を施してもよい。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。

実施例１
（クラッド層ポリアミド酸ワニスの合成）
窒素雰囲気下、攪拌羽根を備えた５００ｍＬのセパラブルフラスコ内で、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）（０．１モル（３２．０２ｇ））を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１７８．３８ｇに溶解させ、攪拌羽根の回転数を２００ｍｉｎ^−１に設定して攪拌しながら、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）（０．１モル（４４．４２ｇ））を加えた。反応の進行に伴なって、粘度が上昇し、攪拌が困難となったので、１時間後には、攪拌羽根の回転数を１０ｍｉｎ^−１に設定した。反応温度を３５℃に調整して、仕込みから６時間後に反応を終了した。

反応終了後、ＤＭＡｃ２８６．６ｇを加え、粘度を１０Ｐａ・ｓまで低下させ、ポリアミド酸ワニス（以下、クラッド層ポリアミド酸ワニスとする。）を得た。

クラッド層ポリアミド酸ワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量を、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）にて測定したところ、標準ポリエチレンオキサイド換算値でＭｗ＝２．０６×１０^５であった。なお、ＧＰＣでは、ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製、溶離液：１０ｍＭ−ＬｉＢｒ＋１０ｍＭ−リン酸／ＤＭＦ）にて測定した。

（密着層ポリアミド酸ワニスの合成）
窒素雰囲気下、攪拌羽根を備えた５００ｍＬセパラブルフラスコ内で、１，３−ビス（アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（ＡＰＤＳ）（０．００４モル（０．８７ｍｇ））を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１７７．７９ｇに溶解させ、攪拌羽根の回転数を２００ｍｉｎ^−１に設定して攪拌しながら、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）（０．０９７モル（３０．９０ｇ））、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）（０．１００モル（４４．４２ｇ））を順に加えた。反応の進行に伴なって、粘度が上昇し、攪拌が困難となったので、１時間後には、攪拌羽根の回転数を１０ｍｉｎ^−１に設定した。反応温度を３５℃に調整して、仕込みから６時間後に反応を終了した。

反応終了後、ＤＭＡｃ１２６．９９ｇを加え、均一になるまで攪拌した後、オイルバスを用いて系を６０℃に保ち、エージングを行った。メカニカルスターラーを用いて、系を５０ｒｐｍで攪拌し、粘度を１４Ｐａ・ｓまで低下させ、ポリアミド酸ワニス（以下、密着層ポリアミド酸ワニスとする。）を得た。

密着層ポリアミド酸ワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量をＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）にて測定したところ、標準ポリエチレンオキサイド換算値でＭｗ＝１．２１×１０^５であった。なお、ＧＰＣでは、ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製、溶離液１０ｍＭ−ＬｉＢｒ＋１０ｍＭ−リン酸／ＤＭＦ）にて測定した。

（コア層ポリアミド酸ワニスの合成）
窒素雰囲気下、攪拌羽根を備えた５００ｍＬのセパラブルフラスコ内で、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）（０．１モル（３２．０２ｇ））を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１７８．３８ｇに溶解させ、攪拌羽根の回転数を２００ｍｉｎ^−１に設定して攪拌しながら、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）（０．１モル（４４．４２ｇ））を加えた。反応の進行に伴なって、粘度が上昇し、攪拌が困難となったので、１時間後には、攪拌羽根の回転数を１０ｍｉｎ^−１に設定した。反応温度を３５℃に調整して、仕込みから６時間後に反応を終了した。

反応終了後、ＤＭＡｃ１２６．９９ｇを加え、均一になるまで攪拌した後、オイルバスを用いて系を６０℃に保ち、エージングを行いポリアミド酸ワニスを得た。

このうち１００ｇを別途ビーカに取り出し、４−ｏ−ニトロフェニル−３，５−ジメトキシカルボニル−１−エチル−１，４−ジヒドロピリジンを、ポリアミド酸ワニスの固形分に対して２％（０．４ｇ）添加し、均一に攪拌することで、感光性ポリアミド酸ワニス（以下、コア層ポリアミド酸ワニスとする。）を得た。

このコア層ポリアミド酸ワニスは、波長１．５５μｍにおいて、コア層形成後の屈折率が、クラッド層ポリアミド酸ワニスにより形成されるクラッド層の屈折率よりも、約０．００８高くなるように処方した。

（光導波路の作製）
厚み５２５μｍのシリコンウエハを、基板として用意し（図１（ａ）参照）、その基板の上に、密着層ポリアミド酸ワニスを、スピンコート法により塗布し、９０℃で１５分間、予備乾燥して溶媒を除去した。その後、真空下、３８５℃で２時間加熱することでイミド化し、厚み５μｍの密着層を形成した（図１（ｂ）参照）。

その後、密着層の上に、クラッド層ポリアミド酸ワニスを、スピンコート法により塗布し、９０℃で１５分間、予備乾燥して溶媒を除去した。その後、真空下、３８５℃で２時間加熱することでイミド化し、厚み１５μｍのアンダークラッド層を形成した（図１（ｃ）参照）。

次に、アンダークラッド層の上に、コア層ポリアミド酸ワニスを、スピンコート法により塗布し、９０℃で１５分間、予備乾燥して溶媒を除去し皮膜を形成した。次いで、この皮膜を、フォトマスクを介して露光量３０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、１７０℃で露光後加熱した後、エキネン／１０％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（１：１）溶液中に浸漬して現像し、所定のパターンに形成した。その後、皮膜を、真空下、３３０℃で２時間加熱することでイミド化し、厚み８μｍのコア層を形成した（図１（ｄ）参照）。

そして、コア層を含むアンダークラッド層の上に、クラッド層ポリアミド酸ワニスを塗布し、９０℃で１５分間、予備乾燥して溶媒を除去した。その後、真空下、３３０℃で２時間加熱することでイミド化し、厚み１５μｍのオーバークラッド層を形成し、これによって光導波路を得た（図１（ｅ）参照）。

なお、この光導波路のアンダークラッド層を観察したところ、クラックは確認されなかった。

実施例２
クラッド層ポリアミド酸ワニスの合成において、反応温度を３５℃から２５℃に変更して、ポリアミド酸の重量平均分子量Ｍｗ＝２．９２×１０^５（ＧＰＣ測定による標準ポリエチレンオキサイド換算値）のクラッド層ポリアミド酸ワニスを合成し、それを用いた以外は、実施例１と同様の操作により、光導波路を得た。なお、この光導波路のアンダークラッド層を観察したところ、クラックは確認されなかった。

比較例１
クラッド層ポリアミド酸ワニスの合成において、反応終了後、さらに、オイルバスを用いて反応系を６０℃に保持してエージングし、メカニカルスターラーを用いて５０ｍｉｎ^−１で攪拌し、粘度を１０Ｐａ・ｓまで低下させることにより、ポリアミド酸の重量平均分子量Ｍｗ＝１．３１×１０^５（ＧＰＣ測定による標準ポリエチレンオキサイド換算値）のクラッド層ポリアミド酸ワニスを合成し、それを用いた以外は、実施例１と同様の操作により、光導波路を得た。

なお、この光導波路の製造では、コア層形成のためのコア層ポリアミド酸ワニスを予備乾燥した時点で、アンダークラッド層にクラックの発生が確認された。

本発明の光導波路の一実施形態を製造する方法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、基板の上に密着層を形成する工程、（ｃ）は、密着層の上にアンダークラッド層を形成する工程、（ｄ）は、アンダークラッド層の上にコア層を形成する工程、（ｅ）は、アンダークラッド層の上に、コア層を被覆するようにオーバークラッド層を形成する工程を示す。

符号の説明

３アンダークラッド層
４コア層
５オーバークラッド層
６光導波路

Claims

下部クラッド層と、前記下部クラッド層の上に設けられるコア層と、前記下部クラッド層の上に前記コア層を被覆するように設けられる上部クラッド層とを備える光導波路であって、
前記下部クラッド層、前記コア層および前記上部クラッド層は、ポリイミドから形成されており、
前記下部クラッド層は、重量平均分子量１．５×１０^５以上のポリアミド酸をイミド化することにより、形成されていることを特徴とする、光導波路。