JP2005208285A - Method of manufacturing high molecular optical waveguide - Google Patents

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英一 圷
Shigemi Otsu
茂実 大津
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敬司 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a high-precision high molecular optical waveguide easily on a substrate. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the high molecular optical waveguide is characterized by including steps of: (1) preparing a rubber casting mold of a composite lamination structure in which a rubber layer is embedded composed of a setting resin for forming a rubber casting mold with a recessed part corresponding to the projection part of an optical waveguide core, in recessed part for forming the rubber layer of a rigid substrate having such recessed part; (2) preparing a clad base material which is set in a manner that a core region adjacent to the optical waveguide core has a higher surface energy than in regions other than the core region; (3) forming a core-forming setting resin layer near the core region by applying unhardened core-forming setting resin on the clad base material; (4) charging the core-forming setting resin in the recessed part of the rubber casting mold by sticking the recessed part of the rubber casting mold closely to the core-forming setting resin layer of the clad base material; (5) curing the charged core-forming setting resin; (6) peeling off the rubber casting mold from the clad base material; and (7) forming a clad layer on the clad base material on which the optical waveguide core is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高分子光導波路の製造方法に関し、特に、埋めこみシリコン基板、又は電子回路基板上への高分子光導波路の形成が可能な高分子光導波路の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a polymer optical waveguide, and more particularly to a method for manufacturing a polymer optical waveguide capable of forming a polymer optical waveguide on a buried silicon substrate or an electronic circuit substrate.

高分子導波路の製造方法としては、(1)フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを貼り合わせる方法(選択重合法)、(2)コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法(RIE法)、(3)高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法(直接露光法)、(4)射出成形を利用する方法、(5)コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法(フォトブリーチング法)等が提案されている。   The polymer waveguide manufacturing method includes (1) a method in which a film is impregnated with a monomer, a core portion is selectively exposed to change the refractive index, and the film is bonded (selective polymerization method), and (2) a core layer. And a method of forming a cladding portion by reactive ion etching after applying the cladding layer (RIE method), and (3) exposure and development using an ultraviolet curable resin in which a photosensitive material is added to a polymer material. (4) Method of using injection molding, (5) Method of changing the refractive index of the core by exposing the core after coating the core and cladding layers (Photo bleaching method) has been proposed.

然し、(1)の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、(2)や(3)の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、(4)の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、(5)の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、(2)や(3)の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして(1)ないし(5)のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
However, the selective polymerization method of (1) has a problem in film lamination, and the methods of (2) and (3) are expensive because the photolithographic method is used. There is a problem in the accuracy of the diameter. Further, the method (5) has a problem that a sufficient difference in refractive index between the core layer and the clad layer cannot be obtained.
At present, the practical methods excellent in performance are only the methods (2) and (3), but there is a problem of cost as described above. None of the methods (1) to (5) is applicable to forming a polymer waveguide on a flexible plastic substrate having a large area.

また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板(クラッド)にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板(クラッド)を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の1つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー(ジアリルイソフタレート)溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した(以下の特許文献1を参照)。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。
In addition, as a method of manufacturing a polymer optical waveguide, a core substrate is formed by filling a polymer substrate material for a core into a pattern substrate (cladding) on which a groove pattern serving as a capillary is formed, and then curing the core layer. In this method, the polymer precursor material is thinly filled and cured not only in the capillary groove but also between the pattern substrate and the flat substrate. As a result of forming a thin layer having the same composition as the core layer, there is a problem that light leaks through the thin layer.
As one method for solving this problem, Debit Hart uses a clamping jig to fix the pattern substrate on which a groove pattern serving as a capillary is formed and a flat substrate, and further, the contact portion between the pattern substrate and the flat substrate. A method of manufacturing a polymer optical waveguide by sealing the resin with a resin and then reducing the pressure and filling a capillary with a monomer (diallyl isophthalate) solution was proposed (see Patent Document 1 below). In this method, instead of using the polymer precursor material as the core forming resin material, the viscosity of the filling material is reduced by using a monomer, and the capillary is filled using the capillary phenomenon so that the monomer is not filled except the capillary. It is a method to do.

しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなる問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがmmオーダーあるいは1mm以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
However, since this method uses a monomer as the core forming material, there is a problem that the volumetric shrinkage when the monomer is polymerized to become a polymer is large, and the transmission loss of the polymer optical waveguide is increased.
In addition, this method is a complicated method such as fixing the pattern substrate and the flat substrate with a clamp, or additionally sealing the contact portion with resin, so that it is not suitable for mass production, and as a result, cost reduction is expected. I can't. Further, it cannot be applied to the production of a polymer optical waveguide using a film having a thickness of mm order or 1 mm or less as a clad.

また、最近、ハーバード大学のGeorge M. Whitesidesらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン(PDMS)の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をPDMSの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。以下の非特許文献1には詳しい解説記事が記載されている。   Recently, George M. Whitesides and others at Harvard University have proposed a method called capillary micromolding as one of the soft lithography as a new technology for creating nanostructures. This is because a master substrate is made using photolithography, and the nanostructure of the master substrate is copied to a PDMS mold using the adhesion and easy peelability of polydimethylsiloxane (PDMS). This is a method of pouring and solidifying a liquid polymer. The following non-patent document 1 describes detailed explanation articles.

又はハーバード大学のGeorge M. WhitesidesのグループのKim Enochらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている(以下の特許文献2を参照)。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
Alternatively, a patent on capillary micromolding has been filed by Kim Enoch et al. Of George M. Whitesides group at Harvard University (see Patent Document 2 below).
However, even if the manufacturing method described in this patent is applied to the manufacture of a polymer optical waveguide, the core portion of the optical waveguide has a small cross-sectional area, so that it takes time to form the core portion and is not suitable for mass production. In addition, when the monomer solution is polymerized to become a polymer, the volume is changed, the core shape is changed, and the transmission loss is increased.

また、IBMチュリッヒ研究所のB. MichelらはPDMSを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十nmの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、以下の非特許文献2に記載されている。
このように、PDMSを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である。
B. Michel et al. Of the IBM Zurich Research Institute have proposed a high-resolution lithography technique using PDMS, and reported that this technique can achieve a resolution of several tens of nanometers. Detailed commentary articles are described in Non-Patent Document 2 below.
Thus, the soft lithography technique using PDMS and the capillary micromold method are techniques that have recently attracted attention mainly in the United States as nanotechnology.

しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする(したがって透過損失を小さくする)ことと、充填を容易にするために充填液体(モノマー等)を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。   However, when an optical waveguide is manufactured by using the micromold method as described above, the volume shrinkage during curing is reduced (thus, transmission loss is reduced), and a filling liquid (monomer or the like) is used to facilitate filling. It is impossible to achieve a low viscosity. Therefore, if priority is given to reducing the transmission loss, the viscosity of the filling liquid cannot be reduced below a certain limit, the filling speed becomes slow, and mass production cannot be expected. The micromold method is based on the premise that a glass or silicon substrate is used as the substrate, and does not consider the use of a flexible film substrate.

これに対し、本発明者らは既に、フレキシブルなフイルム基材をクッラド基材と兼ねさせ、該フイルム基材に高分子導波路を形成する方法を提案した(特願2003−58871号、特願2003−58872号)。この高分子光導波路の製造方法により、従来不可能であったフレキシブルな高分子光導波路を精度よく、低コストで作製することが可能になった。   On the other hand, the present inventors have already proposed a method in which a flexible film base material is also used as a clad base material to form a polymer waveguide on the film base material (Japanese Patent Application No. 2003-58871, Japanese Patent Application No. 2003-58872). With this polymer optical waveguide manufacturing method, it has become possible to manufacture a flexible polymer optical waveguide that has been impossible in the past with high accuracy and at low cost.

ところで、最近、IC技術やLSI技術において、信号遅延やノイズの抑制及び集積度向上のために、金属配線に代わって機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行なうこと、例えば、発光素子と受光素子の間を光導波路で接続することが注目されている(例えば、以下の特許文献3ないし5を参照。)。   By the way, recently, in IC technology and LSI technology, in order to suppress signal delay and noise and improve the degree of integration, optical wiring is performed between equipment devices, between boards in equipment equipment, and in chips instead of metal wiring. For example, attention is focused on connecting a light emitting element and a light receiving element with an optical waveguide (see, for example, Patent Documents 3 to 5 below).

前記特許文献3に記載の光配線素子は、発光素子からの光をコアに入射させるための入射側ミラーと、コアからの光を受光素子に出射させるための出射側ミラーを有し、さらに、発光素子から入射側ミラーおよび出射側ミラーから受光素子に至る光路に相当する箇所でクラッド層を凹状に形成し、発光素子からの光および出射側ミラーからの光を収束させるものである。また、前記特許文献4に記載の光配線素子は、コアの光入射端面を発光素子に向かって凸面となるように形成し、発光素子からの光を収束させて導波損失を抑えるものである。前記特許文献3及び4に記載の光配線素子はその構造が複雑であり、したがって、その作製にも非常に煩瑣な工程が必要となる。   The optical wiring element described in Patent Document 3 includes an incident side mirror for causing light from the light emitting element to enter the core, and an emission side mirror for emitting light from the core to the light receiving element, A clad layer is formed in a concave shape at a position corresponding to an optical path from the light emitting element to the incident side mirror and from the output side mirror to the light receiving element, and the light from the light emitting element and the light from the output side mirror are converged. In addition, the optical wiring element described in Patent Document 4 is such that the light incident end face of the core is formed to be convex toward the light emitting element, and the light from the light emitting element is converged to suppress the waveguide loss. . The optical wiring elements described in Patent Documents 3 and 4 have a complicated structure, and therefore, a very complicated process is required for their production.

さらに、前記特許文献5には、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に高分子光導波路回路が直接組み立てられた光電子集積回路が記載されているが、高分子光導波路の作製はコストが高いフォトリソ法が用いられている。したがって、光電子集積回路も必然的に高価なものとなる。   Further, Patent Document 5 describes an optoelectronic integrated circuit in which a polymer optical waveguide circuit is directly assembled on an optoelectronic circuit board in which electronic elements and optical elements are integrated. Is produced by a photolithographic method which is expensive. Therefore, the optoelectronic integrated circuit is inevitably expensive.

これらの問題点を解決するものとして本発明者らは、特願2002−187474号として、高分子光導波路のコア端面に直接発光部又はこれにさらに受光部を設けた、複雑な構造をもたず極めて単純化された方法により低コストで作製可能な光学素子を提供した。   In order to solve these problems, the present inventors, as Japanese Patent Application No. 2002-187474, have a complex structure in which a light emitting part or a light receiving part is further provided directly on the core end face of the polymer optical waveguide. Accordingly, an optical element that can be manufactured at a low cost by an extremely simplified method has been provided.

そして、前記特願2003−58871号、特願2003−58872号に係る高分子光導波路に、例えば、受光素子及び/又は発光素子への電気信号用、電源用等の導電回路を設けておくと、特願2002−187474号に係る光学素子を組み立てる際、さらに好都合となる。
特許第3151364号公報 米国特許第6355198号明細書 特開2000−39530号公報 特開2000−39531号公報 特開2000−235127号公報 SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001(日経サイエンス2001年12月号) IBM J. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001
For example, the polymer optical waveguide according to Japanese Patent Application Nos. 2003-58871 and 2003-58872 is provided with a conductive circuit for a light receiving element and / or a light emitting element, such as an electric signal and a power source. When assembling the optical element according to Japanese Patent Application No. 2002-187474, it is more convenient.
Japanese Patent No. 3151364 US Pat. No. 6,355,198 JP 2000-39530 A JP 2000-39531 A JP 2000-235127 A SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001 (Nikkei Science December 2001 issue) IBM J. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001

本発明は、前記のごとき要請に基づいてなされたものであり、その目的は、簡易に基板上へ高精度の高分子光導波路を作製可能な高分子光導波路の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide a method for producing a polymer optical waveguide capable of easily producing a high-precision polymer optical waveguide on a substrate. .

前記課題を解決する手段は以下の通りである。
<1> 1)ゴム層形成用凹部を有する剛体基板のゴム層形成用凹部に、光導波路コア凸部に対応する凹部を有するゴム鋳型形成用硬化性樹脂からなるゴム層が埋設されてなる複合積層構造のゴム鋳型を準備する工程、2)光導波路コアと接するコア領域が該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定したクラッド基材を準備する工程、3)前記クラッド基材上に、未硬化のコア形成用硬化性樹脂を塗布して、前記コア領域近傍にコア形成用硬化性樹脂層を形成する工程、4)前記ゴム鋳型の凹部を前記クラッド基材のコア形成用硬化性樹脂層に密着させて、ゴム鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程、5)充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、6)ゴム鋳型をクラッド基材から剥離する工程、7)光導波路コアが形成されたクラッド基材の上にクラッド層を形成する工程、を有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法である。
Means for solving the problems are as follows.
<1> 1) Composite in which a rubber layer made of a curable resin for forming a rubber mold having a concave portion corresponding to a convex portion of an optical waveguide core is embedded in a concave portion for forming a rubber layer of a rigid substrate having a concave portion for forming a rubber layer. A step of preparing a rubber mold having a laminated structure, 2) a step of preparing a clad substrate in which a core region in contact with the optical waveguide core is set to have a surface energy higher than a region other than the core region, and 3) the clad base A step of applying an uncured core-forming curable resin on the material to form a core-forming curable resin layer in the vicinity of the core region, and 4) forming a recess of the rubber mold into the core of the clad substrate. A step of filling the concave portion of the rubber mold with the core-forming curable resin, 5) a step of curing the filled core-forming curable resin, and 6) a step of removing the rubber mold from the clad substrate. Peeling process, 7) A method for producing a polymer optical waveguide, comprising a step of forming a clad layer on a clad substrate on which an optical waveguide core is formed.

<2> 前記剛体基板のゴム層形成用凹部に、前記ゴム層の凹部と略相似形状であって、該ゴム層の凹部の溝深さ及び幅よりも1μm〜3mm大きい溝部を含み、かつ前記剛体基板の厚みの最大値が0.05〜40mmであることを特徴とする前記<1>に記載の高分子光導波路の製造方法である。 <2> The concave portion for rubber layer formation of the rigid substrate includes a groove portion that is substantially similar to the concave portion of the rubber layer, and is 1 μm to 3 mm larger than the groove depth and width of the concave portion of the rubber layer, and The method for producing a polymer optical waveguide according to <1>, wherein the maximum thickness of the rigid substrate is 0.05 to 40 mm.

<3> 前記コア形成用硬化性樹脂が光硬化性であって、前記剛体基板と前記ゴム層とが該コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光を透過する材料からなることを特徴とする前記<1>または<2>に記載の高分子光導波路の製造方法である。 <3> The core-forming curable resin is photocurable, and the rigid substrate and the rubber layer are made of a material that transmits light having a wavelength for photocuring the core-forming curable resin. The method for producing a polymer optical waveguide according to <1> or <2>.

<4> 前記剛体基板及び前記ゴム層の、前記コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光に対する透過率が40%/mm以上であることを特徴とする前記<3>に記載の高分子光導波路の製造方法である。 <4> The high transmittance according to <3>, wherein the rigid substrate and the rubber layer have a transmittance of 40% / mm or more with respect to light having a wavelength for photocuring the curable resin for core formation. This is a method of manufacturing a molecular optical waveguide.

<5> 前記ゴム鋳型が、前記剛体基板を補強する強化部材を有し、該強化部材にコア形成用硬化性樹脂の排出口が設けられていることを特徴とする前記<1>から<4>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <5> The above <1> to <4, wherein the rubber mold includes a reinforcing member that reinforces the rigid substrate, and the reinforcing member is provided with a discharge port for the core-forming curable resin. > A method for producing a polymer optical waveguide according to any one of the above.

<6> 前記強化部材が、金属材料、セラミック材料、又はプラスチック材料からなることを特徴とする前記<5>に記載の高分子光導波路の製造方法である。 <6> The method for producing a polymer optical waveguide according to <5>, wherein the reinforcing member is made of a metal material, a ceramic material, or a plastic material.

<7> 前記コア用硬化樹脂層が、凹部両端部における排出部に連通する部分に応力緩和のための空隙部を有することを特徴とする前記<1>から<6>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <7> The core resin layer according to any one of <1> to <6>, wherein the core cured resin layer has a space for stress relaxation in a portion communicating with the discharge portion at both ends of the recess. This is a method for producing a polymer optical waveguide.

<8> 前記ゴム鋳型形成用硬化性樹脂が、シリコーン系ゴム材であることを特徴とする前記<1>から<7>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <8> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <7>, wherein the rubber mold forming curable resin is a silicone rubber material.

<9> 前記クラッド基材の表面の全面または部分的にクラッド層が設けられていることを特徴とする前記<1>から<8>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <9> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <8>, wherein a clad layer is provided on the entire surface or a part of the surface of the clad substrate. .

<10> 前記4)工程においてゴム鋳型とクラッド基材とを減圧環境下で密着させることを特徴とする前記<1>から<9>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <10> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <9>, wherein the rubber mold and the clad substrate are adhered in a reduced pressure environment in the step 4). .

<11> 前記減圧環境下における圧力が500hPa以下であることを特徴とする前記<10>に記載の高分子光導波路の製造方法である。 <11> The method for producing a polymer optical waveguide according to <10>, wherein the pressure in the reduced pressure environment is 500 hPa or less.

<12> 前記2)工程においてクラッド基材上における光導波路コアと接する領域の表面エネルギーが、当該領域以外の領域の表面エネルギーよりも10μN/cm以上高いことを特徴とする前記<1>から<11>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <12> From the above <1> to <1>, the surface energy of the region in contact with the optical waveguide core on the clad substrate in the step 2) is 10 μN / cm or more higher than the surface energy of the region other than the region. 11>. The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of 11).

<13> 前記ゴム層の層厚の最大値が、5μm〜5mmであることを特徴とする前記<1>から<12>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <13> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <12>, wherein the maximum value of the thickness of the rubber layer is 5 μm to 5 mm.

<14> 前記ゴム鋳型のゴム鋳型形成用硬化性樹脂のシェア(Share)ゴム硬度が、5〜45の範囲にあることを特徴とする前記<1>から<13>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <14> The rubber mold according to any one of <1> to <13>, wherein the rubber mold has a share rubber hardness of a curable resin for forming a rubber mold in a range of 5 to 45. This is a method of manufacturing a molecular optical waveguide.

<15> 前記ゴム層の表面エネルギーが、70μN/cm〜350μN/cmであることを特徴とする前記<1>から<14>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <15> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <14>, wherein the rubber layer has a surface energy of 70 μN / cm to 350 μN / cm.

<16> 前記ゴム層のコア形成用硬化樹脂と接する面の表面粗さが、0.3μm以下であることを特徴とする前記<1>から<15>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <16> The polymer optical waveguide according to any one of <1> to <15>, wherein the rubber layer has a surface roughness of 0.3 μm or less in contact with the core-forming cured resin. It is a manufacturing method.

<17> 前記ゴム層の、前記コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光に対する透過率が50%/mm以上であることを特徴とする前記<1>から<16>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <17> Any one of <1> to <16>, wherein the rubber layer has a transmittance for light having a wavelength for photocuring the curable resin for core formation of 50% / mm or more. It is a manufacturing method of the polymer optical waveguide of description.

<18> 前記クラッド基材が、セラミック樹脂複合基材、フィルム基材、セラミック基材、又はシリコンウエハーであることを特徴とする前記<1>から<17>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <18> The polymer light according to any one of <1> to <17>, wherein the clad substrate is a ceramic resin composite substrate, a film substrate, a ceramic substrate, or a silicon wafer. It is a manufacturing method of a waveguide.

<19> 前記コア形成用硬化性樹脂の硬化前粘度が50mPa・s〜2000mPa・sであることを特徴とする前記<1>から<18>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <19> The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of <1> to <18>, wherein the curable resin for core formation has a viscosity before curing of 50 mPa · s to 2000 mPa · s. It is.

<20> 前記クラッド基材の屈折率と、前記コア形成用硬化性樹脂の屈折率との差が0.01以上あることを特徴とする前記<1>から<19>のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法である。 <20> The difference between the refractive index of the clad base material and the refractive index of the curable resin for core formation is 0.01 or more, according to any one of <1> to <19>, This is a method for producing a polymer optical waveguide.

本発明の高分子光導波路の製造方法においては、基材にあらかじめ、全面にクラッド層又はクラッド層パターンを形成しておき、その後、その上に高分子光導波路を形成するもので、高精度の光導波路が事前に形成された各電子デバイスと近接し、高密度に光素子と電子素子が混載した光電混載型の回路基板が容易に作製することができる。   In the method for producing a polymer optical waveguide according to the present invention, a clad layer or a clad layer pattern is formed on the entire surface in advance on a base material, and then a polymer optical waveguide is formed thereon. An opto-electric hybrid type circuit board in which optical elements and electronic elements are mixedly mounted at a high density can be easily manufactured close to each electronic device in which an optical waveguide is formed in advance.

また、本発明の高分子光導波路の製造方法において、光導波路コアの領域とそれ以外の領域(非コア領域)において表面エネルギー差を設定することにより、コア形成用硬化性樹脂を薄膜状に塗布して、次にゴム層を有する鋳型を密着接合すると未硬化のコア形成用硬化性樹脂液がゴム鋳型の光導波路コア部である凹部分に一体化して集合してきて、光導波路コア部分をゴム鋳型中で形作り、クラッド基材上の非コア領域は、表面エネルギーが光導波路コア領域より低いため、未硬化のコア形成用硬化性樹脂液の接着力が低く、ゴム鋳型により、クラッド基材面から排除されて、その2つの現象により自動的に簡便に光導波路コアの型取りができる。   Further, in the method for producing a polymer optical waveguide of the present invention, the core forming curable resin is applied in a thin film by setting a surface energy difference between the optical waveguide core region and the other region (non-core region). Then, when the mold having the rubber layer is tightly bonded, the uncured curable resin liquid for forming the core is integrated and gathered into the concave portion which is the optical waveguide core portion of the rubber mold, and the optical waveguide core portion is made of rubber. Since the surface energy of the non-core region on the clad substrate formed in the mold is lower than that of the optical waveguide core region, the adhesive strength of the uncured core-forming curable resin liquid is low. Therefore, the optical waveguide core can be automatically and easily shaped by the two phenomena.

また、ゴム鋳型が剛体基板とゴム層の複合構造体の鋳型であるため、無用に変形せず、振動による型ずれなどが生じず、高精度な型どりができるという効果を奏する。また、剛体基板がゴム鋳型に含まれているためアライメント合わせも高精度にでき、クラッド基材との高精度な位置合わせ工程が容易になった。また容易にクラッド基材に対し効率の良い圧接密着も可能になりゴム鋳型と基板の密着信頼性が容易に得られたり、表面エネルギーの低いゴム層や低いゴム硬度の材料を用いることが容易に出きる為、光学的表面性(超平滑面)を得やすい。特にゴム鋳型がゴム材の特性範囲(ゴム硬度、ゴム材質、ゴム肉厚み、表面エネルギー、表面平滑性等)を満足するものであれば容易に高品質が得られる。   Further, since the rubber mold is a mold of a composite structure of a rigid substrate and a rubber layer, there is an effect that the mold is not unnecessarily deformed, a mold shift due to vibration does not occur, and a highly accurate mold can be achieved. In addition, since the rigid substrate is included in the rubber mold, alignment can be performed with high accuracy, and a highly accurate alignment process with the clad substrate is facilitated. In addition, it is possible to easily achieve efficient pressure contact adhesion to the clad substrate, and it is easy to obtain adhesion reliability between the rubber mold and the substrate, or it is easy to use a rubber layer with low surface energy or a material with low rubber hardness. Because it comes out, it is easy to obtain optical surface properties (super smooth surface). In particular, if the rubber mold satisfies the characteristic range of rubber material (rubber hardness, rubber material, rubber thickness, surface energy, surface smoothness, etc.), high quality can be easily obtained.

また、本発明の高分子光導波路の製造方法によれば、高分子光導波路の製造が非常に簡便で低コストになり、各種基板に対しする高分子光導波路の作製も簡易工程かつ低コストを可能にすることができる。また形成される高分子光導波路は形状等を自由に設定することができるため電子デバイスの凸凹面上であっても光導波路形成が可能であり、シリコンウエハー等の電子回路を埋め込んだり形成した物の上や近接部分でも導波路作製対応が容易である。他に、作製工程が簡便であるにもかかわらず極めて高精度な形状再現性で、導波損失も小さい光学特性も達成できる特徴も有している。さらに、クラッド層付き基材として可撓性フィルム基材を用いた場合においても、各種機器への自由な装填が可能な高分子光導波路が得られる。   Further, according to the method for producing a polymer optical waveguide of the present invention, the production of the polymer optical waveguide is very simple and low cost, and the production of the polymer optical waveguide for various substrates is also simple and low in cost. Can be possible. In addition, the polymer optical waveguide to be formed can be freely set in shape, etc., so that it is possible to form an optical waveguide even on the uneven surface of an electronic device, and an electronic circuit such as a silicon wafer is embedded or formed. It is easy to make waveguides on and near the top. In addition, although the manufacturing process is simple, it has a feature that it can achieve optical characteristics with extremely high accuracy in shape reproducibility and low waveguide loss. Furthermore, even when a flexible film substrate is used as the substrate with a clad layer, a polymer optical waveguide that can be freely loaded into various devices can be obtained.

本発明の高分子光導波路の製造方法は以下の1)から6)の工程を有することを特徴としている。
1)ゴム層形成用凹部を有する剛体基板のゴム層形成用凹部に、光導波路コア凸部に対応する凹部を有するゴム鋳型形成用硬化性樹脂からなるゴム層が埋設されてなる複合積層構造のゴム鋳型を準備する工程
2)光導波路コアと接するコア領域が該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定したクラッド基材を準備する工程
3)前記クラッド基材上に、未硬化のコア形成用硬化性樹脂を塗布して、前記コア領域近傍にコア形成用硬化性樹脂層を形成する工程
4)前記ゴム鋳型の凹部を前記クラッド基材のコア形成用硬化性樹脂層に密着させて、ゴム鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
5)充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
6)ゴム鋳型をクラッド基材から剥離する工程
7)光導波路コアが形成されたクラッド基材の上にクラッド層を形成する工程
The method for producing a polymer optical waveguide of the present invention is characterized by having the following steps 1) to 6).
1) A composite laminated structure in which a rubber layer made of a curable resin for forming a rubber mold having a concave portion corresponding to a convex portion of an optical waveguide core is embedded in a concave portion for forming a rubber layer of a rigid substrate having a concave portion for forming a rubber layer. Step 2 of preparing a rubber mold 2) Step of preparing a clad substrate in which the core region in contact with the optical waveguide core is set to have a surface energy higher than the region other than the core region 3) On the clad substrate, A step of applying a curable resin for forming a core for forming a core and forming a curable resin layer for forming a core in the vicinity of the core region 4) The recesses of the rubber mold are formed on the curable resin layer for forming a core of the clad substrate. Step 5) Filling the concave portion of the rubber mold with the core-forming curable resin 5) Curing the filled core-forming curable resin 6) Separating the rubber mold from the clad substrate 7) Optical waveguide core But Forming a cladding layer on the made the clad substrate

最初に、図1〜図4参照して本発明の高分子光導波路の製造方法の1態様について説明する。
図1(A)〜(C)は、光導波路コアに対応する凸部12が形成されたコア原盤10を用いゴム鋳型を作製するプロセスを示す概念図である。
まず、図1(A)に示すように、光導波路コアに対応する凸部12が形成されたコア原盤10を用意する。図1(A)は、コア原盤10を凸部12の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
First, one embodiment of the method for producing a polymer optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIGS. 1A to 1C are conceptual diagrams showing a process for producing a rubber mold using a core master 10 on which convex portions 12 corresponding to an optical waveguide core are formed.
First, as shown in FIG. 1A, a core master 10 is prepared in which convex portions 12 corresponding to the optical waveguide core are formed. FIG. 1A shows a cut surface obtained by cutting the core master 10 at a right angle to the longitudinal direction of the convex portion 12.

図1(B)は、剛体基板20aのゴム層形成用凹部20bを、コア原盤10の凸部12が形成された面に密着させた状態を示す図である。ゴム層形成用凹部20bは、コア原盤10の凸部12よりも溝深さ及び幅が大きく、凸部12と略相似形状で、凸部12と同数の溝部20cを含み、コア原盤10の各凸部12は各溝部20cに囲まれている。そして、図1(B)に示すように、コア原盤10の凸部12と、剛体基板20aのゴム形成用凹部20bとの間には空間を有する。   FIG. 1B is a diagram showing a state in which the rubber layer forming concave portion 20b of the rigid substrate 20a is in close contact with the surface of the core master 10 on which the convex portion 12 is formed. The recess 20b for forming the rubber layer has a groove depth and width larger than the convex portion 12 of the core master 10, is substantially similar to the convex 12, includes the same number of grooves 20c as the convex 12, and each of the core master 10 The convex part 12 is surrounded by each groove part 20c. As shown in FIG. 1B, there is a space between the convex portion 12 of the core master 10 and the rubber-forming concave portion 20b of the rigid substrate 20a.

前記空間にゴム鋳型形成用硬化性樹脂を充填し、硬化させゴム層23を形成する。そして、剛体基板20aとゴム層23とが一体となった状態で、原盤10から剥離する。次いで型の両端を、前記凹部22が露出するように切断することにより、凹部22にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入部22a(図4参照)、及び前記凸部12に対応する凹部22から前記樹脂を排出させるための排出部22b(図4参照)を形成して、ゴム鋳型25を作製する(図1(C)参照)。   The space is filled with a curable resin for forming a rubber mold and cured to form a rubber layer 23. Then, in a state where the rigid substrate 20a and the rubber layer 23 are integrated, they are separated from the master 10. Next, the both ends of the mold are cut so that the concave portion 22 is exposed, thereby corresponding to the entry portion 22a (see FIG. 4) for filling the concave portion 22 with the core-forming curable resin and the convex portion 12. A discharge part 22b (see FIG. 4) for discharging the resin from the recess 22 is formed to produce a rubber mold 25 (see FIG. 1C).

次に、図2を参照して、光導波路コアと接する領域が当該領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定したクラッド基材を準備する工程(前記2)の工程)について説明する。まず、クラッド基材30を準備する。図2(A)はクラッド基材の切断面を示す図1(A)に対応する図である。次いで、光導波路コアに相当する透過パターンを有するパターンマスク60をクラッド基材30の上方に配備し、パターンマスク60に向けてUV光を照射する(図2(B))。すると、光導波路コアに相当する光照射部(コア領域)に表面エネルギーが光照射部よりも高いパターン30bが形成される。   Next, with reference to FIG. 2, the step of preparing a clad substrate in which the region in contact with the optical waveguide core is set so that the surface energy is higher than the region other than the region (step 2) will be described. . First, the clad substrate 30 is prepared. FIG. 2A is a view corresponding to FIG. 1A showing a cut surface of the clad substrate. Next, a pattern mask 60 having a transmission pattern corresponding to the optical waveguide core is provided above the clad substrate 30 and irradiated with UV light toward the pattern mask 60 (FIG. 2B). Then, a pattern 30b having a surface energy higher than that of the light irradiation portion is formed in the light irradiation portion (core region) corresponding to the optical waveguide core.

次に、塗布装置62を用い、クラッド基材30上に、光導波路コアに相当する体積の1.5〜5倍量の紫外線硬化性のコア形成用硬化性樹脂(液)40aを薄膜状に塗布する(図2(C))。塗布後、表面エネルギーが高いパターン30b上にコア形成用硬化性樹脂が自然に集合する(図2(D))。   Next, the coating device 62 is used to form a UV-curable core-forming curable resin (liquid) 40a having a volume corresponding to the optical waveguide core in the form of a thin film on the clad substrate 30. Apply (FIG. 2C). After application, the core-forming curable resin naturally gathers on the pattern 30b having a high surface energy (FIG. 2D).

前述のようにして作製したゴム鋳型25とクラッド基材30とを、減圧環境下で、ゴム鋳型25の凹部22とクラッド基材30のパターン30bとが一致するように加圧密着させる(図3(A)〜(B)及び図4を参照)。図3(B)は、ゴム鋳型25とクラッド基材30を密着させた状態で凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す(図4のA−A切断面)。ゴム鋳型25とクラッド基材30とを前述のように密着すると、パターン30bに集合していたコア形成用硬化性樹脂40aが、ゴム鋳型25の凹部22に充填されるとともに、表面エネルギーが低いパターン30b以外の領域からコア形成用硬化性樹脂40aが除去され、コア形成用硬化性樹脂40aは、ゴム鋳型25の凹部22にのみ存在する。   The rubber mold 25 and the clad substrate 30 produced as described above are pressure-contacted in a reduced pressure environment so that the recess 22 of the rubber mold 25 and the pattern 30b of the clad substrate 30 coincide (FIG. 3). (See (A)-(B) and FIG. 4). FIG. 3B shows a cross-sectional view cut along a longitudinal direction of the concave portion in a state where the rubber mold 25 and the clad substrate 30 are in close contact with each other (A-A cut surface in FIG. 4). When the rubber mold 25 and the clad substrate 30 are in close contact with each other as described above, the core-forming curable resin 40a gathered in the pattern 30b is filled in the recess 22 of the rubber mold 25 and has a low surface energy pattern. The core-forming curable resin 40a is removed from the region other than 30b, and the core-forming curable resin 40a exists only in the recess 22 of the rubber mold 25.

次いで、UV光を照射して、ゴム鋳型25の凹部22に充填されたコア形成用硬化性樹脂40aを硬化させ(図3(C))、ゴム鋳型25を剥離する。図3(D)は、クラッド基材30の上に光導波路コア40が形成されたものを、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Next, UV light is irradiated to cure the core-forming curable resin 40a filled in the recess 22 of the rubber mold 25 (FIG. 3C), and the rubber mold 25 is peeled off. FIG. 3D shows a cut surface obtained by cutting the optical waveguide core 40 formed on the clad substrate 30 at a right angle to the longitudinal direction of the core.

さらに、クラッド基材30のコア形成面にコア形成用硬化性樹脂の硬化層であるクラッド層50を形成することにより、高分子光導波路60が作製される。図3(E)は、高分子光導波路60をコア長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Furthermore, the polymer optical waveguide 60 is manufactured by forming the clad layer 50 that is a hardened layer of the core-forming curable resin on the core-forming surface of the clad substrate 30. FIG. 3E shows a cut surface obtained by cutting the polymer optical waveguide 60 perpendicularly to the longitudinal direction of the core.

また、ゴム鋳型の剛体基板を補強する強化部材を設け、さらにクラッド基材30の光導波路コアを形成する側にクラッド層32を設けた例を示す。図5(A)〜図5(C)までは、図1(A)〜図1(C)で表される工程と共通であり(ただし、図5(A)はコア原盤に剛体基板などを密着させている。)、図5(D)〜(F)までは、図3(B)〜(E)で表される工程と共通である。コア原盤10からスタート(省略)して、クラッド層32が形成されたクラッド基材30の上に光導波路コア60を形成する工程までを示す。   In addition, an example in which a reinforcing member that reinforces a rigid substrate of a rubber mold is provided and a clad layer 32 is provided on the side of the clad substrate 30 on which the optical waveguide core is formed is shown. 5 (A) to 5 (C) are the same as the steps shown in FIGS. 1 (A) to 1 (C) (however, FIG. 5 (A) shows a rigid substrate or the like as the core master). FIGS. 5D to 5F are common to the steps shown in FIGS. 3B to 3E. Starting from the core master 10 (omitted), the process up to the step of forming the optical waveguide core 60 on the clad substrate 30 on which the clad layer 32 is formed is shown.

さらに、図6に、コアが形成されたクラッド基材の上にクラッドとなるフィルムを接着剤により接着させる例を示す。図6(A)は図5(A)と、図6(B)は図5(C)と、図6(C)〜図6(E)までは図5(D)から図5(F)で表される工程と共通で、コア原盤10からスタートして、クラッド基材30の上に光導波路コア40を形成する工程までを示す。図6(F)は、クラッド基材30のコア形成面に接着剤層54を用いてクラッド層(クラッドフィルム)52を貼り合わせる工程により得られた高分子光導波路60を、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Further, FIG. 6 shows an example in which a film to be a clad is adhered to the clad substrate on which the core is formed by an adhesive. 6 (A) is FIG. 5 (A), FIG. 6 (B) is FIG. 5 (C), and FIGS. 6 (C) to 6 (E) are FIGS. 5 (D) to 5 (F). The process from the core master 10 to the process of forming the optical waveguide core 40 on the clad substrate 30 is shown in common with the process expressed by FIG. 6F shows a polymer optical waveguide 60 obtained by bonding a clad layer (clad film) 52 to the core forming surface of the clad base material 30 using an adhesive layer 54 at right angles to the longitudinal direction of the core. Shows the cut surface.

以下に、本発明による高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
1)ゴム層形成用凹部を有する剛体基板のゴム層形成用凹部に、光導波路コア凸部に対応する凹部を有するゴム鋳型形成用硬化性樹脂からなるゴム層が埋設されてなる複合積層構造のゴム鋳型を準備する工程
ゴム鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成したコア原盤を用いて行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、コア原盤を用いる方法について説明する。
Below, the manufacturing method of the polymer optical waveguide by this invention is demonstrated in order of a process.
1) A composite laminated structure in which a rubber layer made of a curable resin for forming a rubber mold having a concave portion corresponding to a convex portion of an optical waveguide core is embedded in a concave portion for forming a rubber layer of a rigid substrate having a concave portion for forming a rubber layer. Step of Preparing Rubber Mold The production of the rubber mold is preferably performed using a core master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core, but is not limited thereto. Hereinafter, a method using the core master will be described.

<コア原盤の作製>
光導波路コアに対応する凸部を形成したコア原盤の作製には、従来の方法、例えば、フォトリソグラフィー法やRIE法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法(特願2002−10240号)も、コア原盤を作製するのに適用することができる。コア原盤に形成される光導波路コアに対応する凸部の大きさは一般的に5〜500μm程度、好ましくは40〜200μm程度であり、高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、10μm角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、50〜100μm角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μm程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
<Preparation of core master>
Conventional methods such as a photolithography method and an RIE method can be used without particular limitation for the production of a core master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core. Further, the method (Japanese Patent Application No. 2002-10240) for producing a polymer optical waveguide by the electrodeposition method or the photo-deposition method previously filed by the present applicant can also be applied to produce the core master. The size of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the core master is generally about 5 to 500 μm, preferably about 40 to 200 μm, and is appropriately determined according to the use of the polymer optical waveguide. For example, in the case of a single mode optical waveguide, a core of about 10 μm square is generally used, and in the case of a multimode optical waveguide, a core of about 50 to 100 μm square is generally used. An optical waveguide having a larger core part of about μm is also used.

<ゴム鋳型の作製>
ゴム鋳型は、前述のように、ゴム層形成用凹部を有する剛体基板と、該ゴム層形成用凹部に、光導波路コア凸部に対応する凹部を有するゴム鋳型形成用硬化性樹脂からなるゴム層が埋設されてなる複合積層構造をなす。このようなゴム鋳型は、剛体基板のゴム層形成用凹部にゴム鋳型形成用硬化性樹脂を塗布したり、注入したりして、必要に応じ加熱処理等の硬化処理をして該ゴム鋳型形成用硬化性樹脂を硬化させ、次いで、一体化した剛体基板とゴム層とを原盤から剥離して作製される。
<Production of rubber mold>
As described above, the rubber mold includes a rigid substrate having a rubber layer forming concave portion, and a rubber layer made of a rubber mold forming curable resin having a concave portion corresponding to the optical waveguide core convex portion in the rubber layer forming concave portion. A composite laminated structure in which is embedded. Such a rubber mold is formed by applying or injecting a curable resin for forming a rubber mold into a recess for forming a rubber layer of a rigid substrate, and performing a curing process such as a heat treatment if necessary. The curable resin is cured, and then the integrated rigid substrate and rubber layer are peeled off from the master.

前述の通り、剛体基板はゴム層形成用凹部を有し、このゴム層形成用凹部にゴム層が形成される。換言すると、剛体基板をコア原盤に密着させたとき、剛体基板とコア原盤とコア用凸部とで空間が生じ、この空間にゴム鋳型形成用硬化性樹脂を充填し該樹脂を硬化してゴム層を形成する。また、ゴム層形成用凹部には、ゴム層の光導波路コア凸部に対応する凹部と略相似形状の溝部が形成されることが好ましい。溝部は、ゴム層に形成する凹部に対応させて形成する(図1(B)参照)。溝部は、ゴム層の凹部の溝深さ及び幅よりも1μm〜3mm大きいことが好ましく、0.03〜1.0mm大きいことがより好ましい。そして、この場合、剛体基板の厚みの最大値は0.05〜40mmであることが好ましく、0.1〜10mmであることがより好ましい。溝部のサイズと剛体基板の厚みを前記範囲内とすることにより、本発明の効果をより好適に発揮することができる。   As described above, the rigid substrate has a rubber layer forming recess, and a rubber layer is formed in the rubber layer forming recess. In other words, when the rigid substrate is brought into close contact with the core master, a space is formed between the rigid substrate, the core master, and the core convex portion, and the space is filled with a curable resin for forming a rubber mold, and the resin is cured to rubber. Form a layer. Moreover, it is preferable that the rubber layer forming concave portion is formed with a groove portion having a shape substantially similar to the concave portion corresponding to the optical waveguide core convex portion of the rubber layer. The groove is formed so as to correspond to the recess formed in the rubber layer (see FIG. 1B). The groove portion is preferably 1 μm to 3 mm larger than the groove depth and width of the concave portion of the rubber layer, and more preferably 0.03 to 1.0 mm larger. In this case, the maximum thickness of the rigid substrate is preferably 0.05 to 40 mm, and more preferably 0.1 to 10 mm. By setting the size of the groove and the thickness of the rigid substrate within the above ranges, the effects of the present invention can be more suitably exhibited.

前記剛体基板を構成する材料としては、フィルム基材、セラミック樹脂複合基材、セラッミック基材、シリコンウエハー基材、樹脂基材、ガラス基材等が挙げられ、中でも特に、透明性の高い、石英基材、高平滑性フィルム基材、耐熱フィルム基材、珪素化合物基材、アクリル樹脂基材が好ましい。   Examples of the material constituting the rigid substrate include a film base, a ceramic resin composite base, a ceramic base, a silicon wafer base, a resin base, a glass base, and the like. A substrate, a highly smooth film substrate, a heat-resistant film substrate, a silicon compound substrate, and an acrylic resin substrate are preferable.

また、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂として光硬化型のものを用いる場合、該樹脂を硬化させるために、剛体基板は、該ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の光硬化用の波長光を透過する材料とする必要がある。   In addition, when a photo-curable resin is used as the rubber mold-forming curable resin, the rigid substrate is a material that transmits the wavelength light for photo-curing of the rubber mold-forming curable resin in order to cure the resin. It is necessary to.

コア形成用硬化性樹脂として光硬化型のものを用いる場合、該樹脂を硬化させるために、剛体基板とゴム層は光硬化用の波長光を透過する材料とする必要がある。具体的には、コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光に対する透過率が40%/mm以上であることが好ましく、70%/mm以上であることがより好ましい。   When a photocurable resin is used as the core-forming curable resin, it is necessary that the rigid substrate and the rubber layer be made of a material that transmits wavelength light for photocuring in order to cure the resin. Specifically, the transmittance for light having a wavelength for photocuring the core-forming curable resin is preferably 40% / mm or more, and more preferably 70% / mm or more.

また、ゴム鋳型には、前記凸部に対応する凹部に、余剰のコア形成用硬化性樹脂を充填するための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用硬化性ゴム液により鋳型用ゴム層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより排出口を形成する方法が挙げられる。ゴム材はコアの成形原盤により形成されるゴム材はゴム硬度10から35で柔らかい特性のゴム材を用いることで、柔らかいゴム弾性によりコア部形成後の剥離の成型特性を上げ、精密なコア形成能力を付与させていく。特に成形物の高表面平滑性はゴム硬度の低いゴムと表面エネルギーの低いゴム材料により可能となり、ゴム層は、高精度で、コア材の注入時の振動や圧力変化に対して成形精度を維持させる為に、剛性の高い凹部強化材料がゴム厚に対して比較的薄く形状変形や振動に対しても耐久性を有するゴム厚みの適正値を選択できる。   Further, in the rubber mold, a discharge port for filling an excessive core-forming curable resin is formed in the concave portion corresponding to the convex portion, but the forming method is not particularly limited. A convex part corresponding to the discharge port can be provided in advance on the master, but as a simple method, for example, a mold rubber layer is formed on the master with a mold-forming curable rubber liquid, and then the mold is removed by peeling. Then, a method of forming a discharge port by cutting both ends of the mold so that the concave portion is exposed is mentioned. The rubber material is made from the core molding master. The rubber material has a rubber hardness of 10 to 35, and has a soft property. By using soft rubber elasticity, the molding property of peeling after the core is formed is improved. I will give you the ability. In particular, high surface smoothness of molded products is possible with rubber with low rubber hardness and rubber material with low surface energy, and the rubber layer is highly accurate and maintains molding accuracy against vibration and pressure changes when the core material is injected. For this reason, it is possible to select an appropriate value for the thickness of the rubber having a highly rigid recess reinforcing material that is relatively thin with respect to the thickness of the rubber and has durability against deformation and vibration.

また、ゴム鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設けることが有効である。貫通孔は、排出管をその中に挿入して凹部内部を吸引排出装置に接続することができる。貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する1つの貫通孔を設けてもよい。   It is also effective to provide through holes communicating with the rubber mold recess at both ends of the recess. The through hole can connect the inside of the recess to the suction / discharge device by inserting the discharge pipe therein. Depending on the pitch of the recesses, the through-holes may be provided corresponding to the respective recesses, or one through-hole communicating with each recess may be provided.

前記ゴム層の層厚は、鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に全層の層厚の最大値は5μm〜5mm程度である。この厚みとゴム硬度(弾性)により、剥離時の変形剥離性を適正にでき、コア原盤からの界面破壊を抑制させ、またコア成形時の剥離時のコア表面ダメージも抑制することができる。その意味で、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂のゴム硬度、厚み、表面エネルギーは相互に関係があり、要求される成形精度により重要な制御特性値となっている。これらの要求事項を満足させることにより、近接に電子デバイスや電子回路があるような基板上でも、簡単に部分的に光導波路コアを形成させることが可能である。   The thickness of the rubber layer is appropriately determined in consideration of handling properties as a mold, but generally the maximum value of the thickness of all layers is about 5 μm to 5 mm. Due to this thickness and rubber hardness (elasticity), deformation peelability at the time of peeling can be made appropriate, interface fracture from the core master can be suppressed, and core surface damage at the time of peeling at the time of core molding can also be suppressed. In that sense, the rubber hardness, thickness, and surface energy of the curable resin for rubber mold formation are related to each other, and are important control characteristic values depending on required molding accuracy. By satisfying these requirements, an optical waveguide core can be easily and partially formed even on a substrate having an electronic device or an electronic circuit in the vicinity.

また、前記コア原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なってゴム鋳型との剥離を促進することもある。しかしそれは、表面の成形性を低下させる。
ゴム鋳型形成用硬化性樹脂としては、その硬化物がコア原盤から容易に剥離できること、鋳型(繰り返し用いる)として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有すること、凹部形状を維持する硬さ(硬度)を有すること、クラッド基材との密着性が良好なことが好ましい。ゴム鋳型形成用硬化性樹脂には、必要に応じて各種添加剤を加えることもできる。
Further, the core master may be subjected to a release treatment such as application of a release agent in advance to promote peeling from the rubber mold. However, it reduces the formability of the surface.
As the curable resin for forming a rubber mold, the cured product can be easily peeled off from the core master, has a certain level of mechanical strength and dimensional stability as a mold (repeatedly used), and has a hardness that maintains a concave shape ( (Hardness) and good adhesion to the clad substrate. Various additives may be added to the rubber mold-forming curable resin as necessary.

ゴム鋳型形成用硬化性樹脂は、コア原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、コア原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、500〜7000mPa・s程度を有することが好ましい。また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることもできる。   The rubber mold forming curable resin can be applied or cast on the surface of the core master, and the convex portions corresponding to the individual optical waveguide cores formed on the core master must be accurately copied. Therefore, it is preferable to have a viscosity below a certain limit, for example, about 500 to 7000 mPa · s. Moreover, a solvent can also be added for viscosity adjustment to such an extent that the bad influence of a solvent does not appear.

前記ゴム鋳型形成用硬化性樹脂としては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッド基材との密着性の点から、硬化後、シリコーンゴム(シリコーンエラストマー)又はシリコーン樹脂となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでも硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでも室温硬化型(例えば空気中の水分で硬化するもの)のものでもよく、更に他の硬化(紫外線硬化等)を利用するものであってもよい。   As the rubber mold forming curable resin, from the viewpoint of peelability, mechanical strength and dimensional stability, hardness, and adhesion to the clad substrate, the cured silicone rubber (silicone elastomer) or silicone resin is used. A curable organopolysiloxane is preferably used. The curable organopolysiloxane preferably contains a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group in the molecule. The curable organopolysiloxane may be a one-component type or a two-component type used in combination with a curing agent, and may be a thermosetting type or a room temperature curable type (for example, cured with moisture in the air). The other) (further ultraviolet curing or the like) may be used.

前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム(「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる)と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましく用いられる。   The curable organopolysiloxane is preferably a silicone rubber after curing, which is usually referred to as a liquid silicone rubber (including “liquid” which has a high viscosity such as a paste). The two-part type used in combination with a curing agent is preferable. Among them, the addition type liquid silicone rubber cures uniformly in a short time on the surface and the inside, and at that time, a by-product is formed. It is preferably used because it has no or little, excellent releasability and low shrinkage.

前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の制御性から好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が1.43程度と低いために、これから作ったゴム鋳型は、クラッド基材から剥離させずに、そのままクラッド層として利用することもできる。この場合には、ゴム鋳型と、充填したコア形成用樹脂及びクラッド基材とが剥がれないような工夫が必要になる。   Among the liquid silicone rubbers, liquid dimethylsiloxane rubber is particularly preferable from the viewpoint of adhesion, peelability, strength and hardness controllability. In addition, since the cured product of liquid dimethylsiloxane rubber generally has a low refractive index of about 1.43, a rubber mold made therefrom can be used as a clad layer as it is without being peeled off from the clad substrate. In this case, it is necessary to devise such that the rubber mold, the filled core forming resin, and the clad substrate are not peeled off.

前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さのゴム鋳型形成の点から、100〜7000mPa・s程度のものが好ましく、さらには、1000〜4000mPa・s程度のものがより好ましい。500mPa・s以下では注入効率が良過ぎ、クラッド付き基板とゴム鋳型のゴム界面の間に侵入し、形状精度の劣化が見られることがある。また、7000mPa・s以上であると注入補助手段を尽くしても、注入速度が上がらず、生産性が低下することがある。   The viscosity of the liquid silicone rubber is from the viewpoint of accurately copying the convex portion corresponding to the optical waveguide core and facilitating defoaming by reducing the mixing of bubbles, and from the viewpoint of forming a rubber mold having a thickness of several millimeters. 100 to 7000 mPa · s is preferable, and about 1000 to 4000 mPa · s is more preferable. If it is 500 mPa · s or less, the injection efficiency is too good, and it may enter between the clad substrate and the rubber interface of the rubber mold, and deterioration of the shape accuracy may be observed. Moreover, even if the injection assisting means is exhausted when the pressure is 7000 mPa · s or more, the injection rate does not increase, and the productivity may decrease.

さらに、ゴム鋳型のコア材に接する最外層の表面の表面エネルギーは70μN/cm〜350μN/cm、好ましくは120μN/cm〜210μN/cmの範囲にあることが、クラッド基材との密着性とコア形成用硬化性樹脂の浸透速度の点からみて好ましい。70μN/cm以下では液体の浸透が困難になることがあり、350μN/cm以上では硬化成形物の表面においてゴム鋳型剥離時に表面の接着性が高くなりコア部の表面性のダメージが生じることがある。   Further, the surface energy of the outermost layer contacting the core material of the rubber mold is in the range of 70 μN / cm to 350 μN / cm, preferably 120 μN / cm to 210 μN / cm. This is preferable from the viewpoint of the penetration rate of the curable resin for formation. If it is 70 μN / cm or less, liquid penetration may be difficult, and if it is 350 μN / cm or more, the adhesiveness of the surface becomes high when the rubber mold is peeled off on the surface of the cured molded product, and the surface property of the core part may be damaged. .

ゴム鋳型のゴム層のシェア(Share)ゴム硬度は10〜40であることが好ましく、15〜30であることがより好ましい。最外層以外の層(ゴム層)のシェア(Share)ゴム硬度は45〜120であることが好ましく、70〜110でであることがより好ましい。シェア(Share)ゴム硬度を当該範囲内とすることで、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。10未満では、型精度が低下し、形状の再現性に問題を生じることがあり、120を超えるとゴム鋳型からの型剥離時に適正な弾性が得られないために剥離工程で成形コア部の表面にダメージが生じることがある。   The share rubber hardness of the rubber layer of the rubber mold is preferably 10 to 40, and more preferably 15 to 30. The shear rubber hardness of a layer (rubber layer) other than the outermost layer is preferably 45 to 120, and more preferably 70 to 110. By setting the share rubber hardness within the above range, it is preferable from the viewpoint of mold taking performance, maintenance of the shape of the recess, and peelability. If it is less than 10, mold accuracy may deteriorate, and there may be a problem in shape reproducibility. If it exceeds 120, proper elasticity cannot be obtained when the mold is peeled off from the rubber mold. May cause damage.

ゴム鋳型のゴム層の表面粗さ(二乗平均粗さ(RMS))は、0.5μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下にすることが、形成されたコアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。表面粗さは、使用する光の波長の2分の1以下が必要条件であり、10分の1以下になるとその光のコア表面粗さによる導波損失は殆ど無視できるレベルになる。表面粗さは、使用する光の波長の2分の1以下が必要条件であり、10分の1以下になるとその光のコア表面粗さによる導波損失は殆ど無視できるレベルになる。   The surface roughness (root mean square roughness (RMS)) of the rubber layer of the rubber mold is 0.5 μm or less, preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less. Optical loss can be greatly reduced in wave characteristics. The surface roughness is required to be half or less of the wavelength of the light to be used. When the surface roughness is one tenth or less, the waveguide loss due to the core surface roughness of the light is almost negligible. The surface roughness is required to be half or less of the wavelength of the light to be used. When the surface roughness is one tenth or less, the waveguide loss due to the core surface roughness of the light is almost negligible.

また、ゴム鋳型のゴム層のゴム鋳型形成用硬化性樹脂は、紫外領域及び/又は可視領域において50%/mm以上の光透過性であることが好ましい。特に365nm波長の光に対し50%/mm以上の光透過性を有することが好ましい。ゴム鋳型のゴム鋳型形成用硬化性樹脂が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、以下の4)の工程においてゴム鋳型をクラッド基材に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、同工程においてコア形成用硬化性樹脂がゴム鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認し得るからである。また、ゴム鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、ゴム鋳型を透して紫外線硬化を行うためであり、ゴム鋳型の、紫外領域(350nm〜400nm)における透過率が50%以上であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the rubber mold forming curable resin of the rubber layer of the rubber mold has a light transmittance of 50% / mm or more in the ultraviolet region and / or the visible region. In particular, it is preferable to have a light transmittance of 50% / mm or more with respect to light having a wavelength of 365 nm. The rubber mold-forming curable resin is preferably light transmissive in the visible region when positioning the rubber mold in close contact with the clad substrate in the following step 4). This is because it can be observed that the core-forming curable resin is filled in the rubber mold recesses in the same step, and the completion of filling can be easily confirmed. The rubber mold is preferably light transmissive in the ultraviolet region because, when an ultraviolet curable resin is used as the core-forming curable resin, the rubber mold is passed through the rubber mold to perform ultraviolet curing. The transmittance of the mold in the ultraviolet region (350 nm to 400 nm) is preferably 50% or more.

前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッド基材との密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッド基材とを密着させると液体の進入さえ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いたゴム鋳型は高精度にコア原盤を写し取り、クラッド基材によく密着するため、ゴム鋳型とクラッド基材の間の凹部のみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッド基材とゴム鋳型の剥離も容易である。したがって、このゴム鋳型からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製することができる。   The curable organopolysiloxane, especially the liquid silicone rubber that becomes the silicone rubber after curing, has excellent contradictory properties of adhesion to the clad substrate and peelability, has the ability to copy the nanostructure, and the silicone rubber and the clad substrate. Can be prevented even from entering the liquid. A rubber mold using such a silicone rubber copies the core master with high accuracy and adheres well to the clad base material. Therefore, only the recess between the rubber mold and the clad base material is efficiently filled with the core forming resin. In addition, the clad substrate and the rubber mold can be easily peeled off. Therefore, from this rubber mold, a polymer optical waveguide whose shape is maintained with high accuracy can be produced very simply.

2)光導波路コアと接するコア領域が該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定したクラッド基材を準備する工程
クラッド基材内において、光導波路コアを形成しようとする領域(コア領域)を該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定する。このように、クラッド基材内の領域によって表面エネルギーが異なるように設定するには、例えば、1)メタルマスクをクラッド基材にかさねて、その上からコロナ放電等による高濃度オゾンを吹き付けて、メタルマスクにより隠れていない部分の表面の表面エネルギーが高くする、2)フォトリソ工程によりレジストで露出部と非露出部を作り、その後酸処理やアルカリ処理を行い、露出部の表面エネルギーを高くさせる、3)エキシマ光をパターンマスクを用いてクラッド基材上にパターン状に光照射し、露出部の表面エネルギーを高くする等、種々の表面エネルギーパターンをクラッド基材の有機材料表面に設定することができる。
2) Step of preparing a clad substrate in which the core region in contact with the optical waveguide core is set to have a surface energy higher than the region other than the core region. Region in which the optical waveguide core is to be formed in the clad substrate ( The core region) is set so that the surface energy is higher than the region other than the core region. Thus, in order to set the surface energy to be different depending on the region in the clad substrate, for example, 1) A metal mask is placed over the clad substrate, and high-concentration ozone by corona discharge or the like is sprayed thereon, The surface energy of the part that is not hidden by the metal mask is increased. 2) The exposed part and the unexposed part are made with resist by the photolithography process, and then the acid treatment and alkali treatment are performed to increase the surface energy of the exposed part. 3) Various surface energy patterns can be set on the surface of the organic material of the clad substrate, such as excimer light is irradiated onto the clad substrate in a pattern using a pattern mask to increase the surface energy of the exposed portion. it can.

以上のように、本発明においては、クラッド基材内におけるコア領域が該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーを高くなるように設定するが、コア領域と該コア領域以外の領域との表面エネルギーの差は、コア形成用硬化性樹脂がコア領域に集合する効率を考慮し、10〜500μN/cmとすることが好ましく、50〜200μN/cmとすることがより好ましい。   As described above, in the present invention, the core region in the clad substrate is set so that the surface energy is higher than the region other than the core region, but the surface energy between the core region and the region other than the core region is set. The difference is preferably 10 to 500 μN / cm, more preferably 50 to 200 μN / cm, considering the efficiency with which the core-forming curable resin collects in the core region.

本発明において用いるクラッド基材としては、セラミック樹脂複合基材、フィルム基材、セラミック基材、又はシリコンウエハーであることが好ましい。また屈折率が適正なクラッド基材の場合はそのままでよいが、屈折率制御を必要するものは、前記クラッド基材の表面の全面または部分的に樹脂コートや無機材料をPVD法で着膜しクラッド層を設けたものも用いられる。クラッド層の屈折率は、1.55より小さく、1.50より小さいものがより好ましい。特に、コア材の屈折率より0.05以上小さいことが必要である。また、クラッド層の特性としては、平滑性においてRaが0.1μm以下で、より好ましくは60nm以下で平滑性を有し、ゴム鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、ゴム鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッド基材がゴム鋳型及び/又はコアとの密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長300nm以下の紫外線照射処理を行って、ゴム鋳型等との密着性を改善することが好ましい。   The clad substrate used in the present invention is preferably a ceramic resin composite substrate, a film substrate, a ceramic substrate, or a silicon wafer. In the case of a clad base material having an appropriate refractive index, it may be left as it is. However, if the refractive index control is necessary, a resin coat or an inorganic material is deposited on the entire surface or a part of the surface of the clad base material by the PVD method. Those provided with a cladding layer are also used. The refractive index of the cladding layer is smaller than 1.55 and more preferably smaller than 1.50. In particular, it is necessary to be 0.05 or more smaller than the refractive index of the core material. Further, as the characteristics of the clad layer, in the smoothness, Ra is 0.1 μm or less, more preferably 60 nm or less, the smoothness is excellent, and the rubber mold has excellent adhesion with the rubber mold. What does not produce a void other than the concave portion is preferable. Further, when the clad substrate is not very good in adhesion with the rubber mold and / or the core, treatment with an ozone atmosphere and ultraviolet irradiation with a wavelength of 300 nm or less are performed to improve the adhesion with the rubber mold or the like. It is preferable.

プラスチック基材の中でも、フレキシブルなフィルム基材を用いた高分子光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルム基材は、作製される高分子光導波路の用途に応じ、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、ゴム鋳型との密着性、フレキシビリティー(可撓性)等を考慮して選択される。   Among plastic substrates, polymer optical waveguides using flexible film substrates can be used as couplers, optical interconnections between boards, optical demultiplexers, and the like. The film base material has optical properties such as refractive index, light transmittance, mechanical strength, heat resistance, adhesion to a rubber mold, and flexibility depending on the use of the polymer optical waveguide to be produced. (Flexibility) and the like.

前記フィルム基材の材料としては、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂(ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等)、オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等)、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂(脂肪族、芳香族ポリアミド等)、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
前記脂環式アクリル樹脂としてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、OZ−1000、OZ−1100(日立化成(株)製)等が用いられる。
Examples of the material for the film base include acrylic resins (polymethyl methacrylate, etc.), alicyclic acrylic resins, styrene resins (polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers, etc.), olefin resins (polyethylene, polypropylene, ethylene Propylene copolymer, etc.), alicyclic olefin resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl alcohol resin, vinyl butyral resin, arylate resin, fluorine-containing resin, polyester resin (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate) Phthalate, etc.), polycarbonate resin, cellulose di- or triacetate, amide resin (aliphatic, aromatic polyamide, etc.), imide resin, sulfone resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, polyphenyle Sulfide resins, polyoxymethylene-based resin or a blend of the resin, and the like.
As the alicyclic acrylic resin, OZ-1000, OZ-1100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) or the like in which an aliphatic cyclic hydrocarbon such as tricyclodecane is introduced into an ester substituent is used.

また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基(アルキル基としては炭素数1から6のものやシクロアルキル基)等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率(屈折率が1.50近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる)及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、ゴム鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に適している。   The alicyclic olefin resins include those having a norbornene structure in the main chain, and those having a norbornene structure in the main chain and an alkyloxycarbonyl group in the side chain (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkyl). And those having a polar group such as a group). Among them, the alicyclic olefin resin having a norbornene structure in the main chain and a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain as described above has a low refractive index (refractive index is around 1.50, core clad It is particularly suitable because it has excellent optical properties such as a high refractive index and a high optical transparency, excellent adhesion to a rubber mold, and excellent heat resistance.

前記フィルム基材及びクラッド基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、1.55より小さく、好ましくは1.53より小さくすることが望ましい。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には0.1mm〜0.5mm程度が好ましい。
In order to secure a difference in refractive index from the core, the refractive index of the film base and the clad base is preferably less than 1.55, preferably less than 1.53.
The thickness of the film substrate is appropriately selected in consideration of flexibility, rigidity, ease of handling, etc., and is generally preferably about 0.1 mm to 0.5 mm.

前記電子回路は、クラッド基材の光導波路非形成部に、全面又は部分的に導電性層を塗布、PVD法、箔の接着法により形成し、これを、常法(フォトリソ法、ドライエッチング法、レーザー加熱走査法 放電加工法等)によりパターニングする。電子回路導電性層としてはクロム、銅、アルミ、金、モリブデン、ニッケル、銀、白金、鉄、チタン、亜鉛、タングステン、スズ等の金属またはそれらの金属を含む合金等の1層又は複合薄膜層、導電性金属化合物、高分子材料にカーボンブラック等の導電性微粉末を添加した薄膜等が用いられる。特に電子回路の導電性パターンは、各電子デバイスや光制御デバイスとの電気的導通の実装を可能にする為に、ワイヤーボンデイング法やフリップチップ実装の適正がある金、銅、アルミ、モリブデン、ニッケル及びその合金類が特に良い。
前記導電性層の膜厚は0.05〜30μm程度が適切である。より好ましくは0.2〜2μm厚が適切である。
また、電子回路用の導電性層は、クラッド基材の光導波路非形成面に設けることが好ましく、また積層させることも可能である。
The electronic circuit is formed by applying a conductive layer on the entire surface of the clad base material where the optical waveguide is not formed, partially or by a PVD method or a foil bonding method, and using an ordinary method (a photolithography method, a dry etching method). , Laser heating scanning method, electric discharge machining method, etc.). As an electronic circuit conductive layer, a single layer or a composite thin film layer of a metal such as chromium, copper, aluminum, gold, molybdenum, nickel, silver, platinum, iron, titanium, zinc, tungsten, tin, or an alloy containing these metals In addition, a conductive metal compound, a thin film obtained by adding a conductive fine powder such as carbon black to a polymer material, or the like is used. In particular, the conductive pattern of the electronic circuit is gold, copper, aluminum, molybdenum, nickel that is suitable for wire bonding and flip chip mounting to enable mounting of electrical continuity with each electronic device and light control device. And its alloys are particularly good.
The thickness of the conductive layer is suitably about 0.05 to 30 μm. More preferably, a thickness of 0.2 to 2 μm is appropriate.
Moreover, it is preferable to provide the electroconductive layer for electronic circuits in the optical waveguide non-formation surface of a clad base material, and it is also possible to laminate | stack.

3)前記クラッド基材上に、未硬化のコア形成用硬化性樹脂を塗布して、前記コア領域近傍にコア形成用硬化性樹脂層を形成する工程
本工程においては、前記2)の工程において作製したクラッド基材上に、未硬化のコア形成用硬化性樹脂を塗布する。
3) A step of applying an uncured core-forming curable resin on the clad substrate to form a core-forming curable resin layer in the vicinity of the core region. In this step, in the step 2) An uncured curable resin for core formation is applied on the prepared clad substrate.

コア形成用硬化性樹脂としては放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができ、中でも紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。   As the core-forming curable resin, resins such as radiation curable, electron beam curable, and thermosetting can be used, and among them, an ultraviolet curable resin is preferably used.

前記コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。特に、オリゴマーの混合は硬化の速度を助けたり、形状の精度向上に役に立つ。   As the ultraviolet curable resin or thermosetting resin for forming the core, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is preferably used. In particular, the mixing of the oligomer helps the curing speed and improves the accuracy of the shape.

また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
コア形成用硬化性樹脂は、ゴム鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙(ゴム鋳型の凹部)に充填させるため、用いるコア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記硬化性樹脂の硬化前の粘度は、50mPa・s〜2000mPa・s、好ましくは100mPa・s〜1000mPa・s、更に好ましくは300mPa・s〜700mPa・sにするのが、充填速度、コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から好ましい。50mPa・s以下では、ゴム鋳型と基板の不要な隙間に入り込み、成形性を損ねることがあり、また2000mPa・s以上では浸透速度が極端に遅くなり、生産性が低下することがある。
In addition, an epoxy-based, polyimide-based, or acrylic-based ultraviolet curable resin is preferably used as the ultraviolet curable resin.
Since the core-forming curable resin is filled in the gap formed between the rubber mold and the film substrate (the concave part of the rubber mold), the core-forming curable resin used has a sufficiently low viscosity so that it is possible. It is necessary to be. The viscosity of the curable resin before curing is 50 mPa · s to 2000 mPa · s, preferably 100 mPa · s to 1000 mPa · s, more preferably 300 mPa · s to 700 mPa · s. It is preferable in terms of goodness and low light loss. If it is 50 mPa · s or less, it may enter an unnecessary gap between the rubber mold and the substrate and impair the moldability, and if it is 2000 mPa · s or more, the permeation rate becomes extremely slow and productivity may be lowered.

この他に、コア原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが好ましい。例えば、体積が減少すると導波損失大の原因になる。従って、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、10%以下、好ましくは0.01〜4%の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。特に、0.01%以下もしくは体積膨張する材料系はゴム鋳型からの剥離効率が下がり、ゴム鋳型からの剥離時に表面の破断等の表面劣化が生じる為、表面の平滑性が低下し、光導波損失が上昇し、好ましくない。   In addition, it is preferable that the volume change before and after curing of the curable resin is small in order to accurately reproduce the original shape of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the core master. For example, a decrease in volume causes a large waveguide loss. Therefore, the curable resin desirably has a volume change as small as possible, and is desirably 10% or less, preferably 0.01 to 4%. Lowering the viscosity using a solvent is preferably avoided if possible because the volume change before and after curing is large. In particular, a material system with a volume of 0.01% or less or volume expansion reduces the peeling efficiency from the rubber mold and causes surface degradation such as surface breakage when peeling from the rubber mold, resulting in reduced surface smoothness and optical waveguide. Loss increases, which is not preferable.

コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。   In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the core-forming curable resin, a polymer can be added to the resin. The polymer preferably has compatibility with the core-forming curable resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus, and transmission characteristics of the resin. In addition to reducing the volume change by adding a polymer, the viscosity and the glass transition point of the cured resin can be highly controlled. Examples of the polymer include acrylic, methacrylic acid, and epoxy polymers, but are not limited thereto.

コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は1.20から1.60の範囲、より好ましくは1.4から1.6の範囲が好ましく、硬化物の屈折率が前記範囲内に入る2種類以上の屈折率の異なる樹脂が用いられる。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材(以下の7)の工程におけるクラッド層を含む)より大きいことが必要である。コアとクラッド(クラッド基材及びクラッド層)との屈折率の差は、0.01以上、好ましくは0.05以上である。
The refractive index of the cured product of the core-forming curable resin is preferably in the range of 1.20 to 1.60, more preferably in the range of 1.4 to 1.6, and the refractive index of the cured product falls within the above range. More than one kind of resin with different refractive index is used.
The refractive index of the cured product of the curable resin for core formation needs to be larger than that of the film base material (including the clad layer in the process of the following 7) to be the clad. The difference in refractive index between the core and the clad (clad substrate and clad layer) is 0.01 or more, preferably 0.05 or more.

コア形成用硬化性樹脂の塗布は、スピンコート法、デッピング塗布法、ロール塗布法、フォンテンヘッド塗布法等で精度の高い塗布量制御方法で行う。   The core-forming curable resin is applied by a highly accurate coating amount control method such as a spin coating method, a dipping coating method, a roll coating method, or a fountain head coating method.

コア形成用硬化性樹脂の塗布膜の膜厚は、0.5〜500μmが好ましく、1〜50μmがより好ましい。   0.5-500 micrometers is preferable and, as for the film thickness of the coating film of curable resin for core formation, 1-50 micrometers is more preferable.

以上のようにして塗布されたコア形成用硬化性樹脂は、表面エネルギーが高いコア領域に自然に集合する。すなわち、クラッド基材に設定したパターン状にコア形成用硬化性樹脂が集合し、光導波路コアに対応したコア形成用硬化性樹脂層が形成される。次の4)の工程への移行は、以上のようにコア形成用硬化性樹脂がコア領域に集合してから行う。   The core-forming curable resin applied as described above naturally gathers in the core region having a high surface energy. That is, the core-forming curable resin is gathered in a pattern set on the clad substrate, and the core-forming curable resin layer corresponding to the optical waveguide core is formed. The transition to the next step 4) is performed after the core-forming curable resin has gathered in the core region as described above.

4)前記ゴム鋳型の凹部を前記クラッド基材のコア形成用硬化性樹脂層に密着させて、ゴム鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
前記1)の工程で作製したゴム鋳型と前記3)の工程でコア形成用硬化性樹脂層を形成したクラッド基材とを、ゴム鋳型の凹部とクラッド基材とが一致するように密着させる。このようにしてゴム鋳型とクラッド基材とを密着させると、コア領域とそれ以外の領域(非コア領域)において表面エネルギー差があるため、コア形成用硬化性樹脂液がゴム鋳型の光導波路コア部である凹部に一体化して集合してきて、光導波路コア部分をゴム鋳型中で形作る。クラッド基材上の非コア領域は、表面エネルギーが光導波路コア領域より低いため、未硬化のコア形成用硬化性樹脂液の接着力が低く、ゴム鋳型により、クラッド基材面から排除される。以上のようにして、ゴム鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂が充填される。
4) A step of bringing the concave portion of the rubber mold into close contact with the curable resin layer for core formation of the clad base material and filling the concave portion of the rubber mold with the curable resin for core formation The rubber mold produced in the step 1) And the clad base material on which the core-forming curable resin layer is formed in the step 3) are adhered so that the recesses of the rubber mold coincide with the clad base material. When the rubber mold and the clad substrate are brought into close contact with each other in this manner, there is a difference in surface energy between the core region and the other region (non-core region). The optical waveguide core portion is formed in a rubber mold by being integrated into a concave portion which is a portion. Since the surface energy of the non-core region on the clad substrate is lower than that of the optical waveguide core region, the adhesive force of the uncured core-forming curable resin liquid is low, and is excluded from the clad substrate surface by the rubber mold. As described above, the core-forming curable resin is filled in the recess of the rubber mold.

以上の工程は、減圧環境下で行うが好ましい。特に、減圧環境下でゴム鋳型とクラッド基材を密着させる工程では、成型物の表面の吸着気体や液体への溶存気体を抑制したりできるため不要な気体のコア部への混入を防止できたり、ゴム鋳型の基板に対する密着性を大気中より上げられたりするため、成型精度不良や不良物成型品を防止したり低減することができる。具体的には、減圧環境下における圧力としては、500hPa以下であることが好ましく、1〜200hPaであることがより好ましい。   The above steps are preferably performed under a reduced pressure environment. In particular, in the process of bringing the rubber mold and the clad substrate into close contact with each other in a reduced pressure environment, the adsorbed gas on the surface of the molded product and the dissolved gas in the liquid can be suppressed, so that unnecessary gas can be prevented from entering the core. Further, since the adhesion of the rubber mold to the substrate can be increased from the atmosphere, it is possible to prevent or reduce molding accuracy defects and defective molded products. Specifically, the pressure in a reduced pressure environment is preferably 500 hPa or less, and more preferably 1 to 200 hPa.

5)充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線LED、UV照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。
5) Step of curing the filled core-forming curable resin The filled core-forming curable resin is cured. In order to cure the ultraviolet curable resin, an ultraviolet lamp, an ultraviolet LED, a UV irradiation device or the like is used. Further, heating in an oven or the like is used to cure the thermosetting resin.

6)ゴム鋳型をクラッド基材から剥離する工程
前記5)の工程の後、ゴム鋳型をクラッド基材から剥離する。また、前記1)〜5)の工程で用いるゴム鋳型は、屈折率等の条件を満たせばそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、ゴム鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用することもある。この場合、ゴム鋳型とコア材料の接着性を向上させるためにゴム鋳型をオゾン処理することが好ましい。
6) Step of peeling the rubber mold from the clad substrate After the step 5), the rubber mold is peeled from the clad substrate. Further, the rubber mold used in the steps 1) to 5) can be used as it is for the cladding layer as long as the conditions such as the refractive index are satisfied. In this case, it is not necessary to peel off the rubber mold as it is as the cladding layer. Sometimes used. In this case, it is preferable to ozone-treat the rubber mold in order to improve the adhesion between the rubber mold and the core material.

7)光導波路コアが形成されたクラッド基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたクラッドの上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム(たとえば前記2)の工程で用いたようなクラッド基材が同様に用いられる)や、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
7) A step of forming a clad layer on the clad base material on which the optical waveguide core is formed. A clad layer is formed on the clad on which the core is formed. A clad base material used in the same manner), a layer cured by applying a curable resin for cladding, a polymer film obtained by applying a solvent solution of a polymer material and drying, and the like It is done. As the curable resin for cladding, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used.

クラッド形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー(例えばメタクリル酸系、エポキシ系)を該樹脂に添加することができる。
クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率が該フィルムの屈折率と近いことが望ましい。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするために、クラッド層に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。
In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the curable resin for forming a clad, the polymer has compatibility with the resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus and transmission characteristics of the resin (for example, Methacrylic acid or epoxy) can be added to the resin.
When a film is used as the clad layer, it is bonded using an adhesive. At this time, it is desirable that the refractive index of the adhesive is close to the refractive index of the film. As the adhesive to be used, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used.
In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the ultraviolet curable resin or the thermosetting resin, a polymer similar to the polymer added to the cladding layer can be added.

また、前記クラッド基材とクラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は0.1以内、好ましくは0.05以内、更に好ましくは0.001以内、最も好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。   The difference in refractive index between the clad substrate and the clad layer is preferably small, and the difference is within 0.1, preferably within 0.05, more preferably within 0.001, and most preferably no difference. Is preferable from the viewpoint of light confinement.

本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂として硬化してゴム状になる液状シリコーンゴム、中でも液状ジメチルシロキサンゴムを用い、クラッド基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、ゴム鋳型凹部構造の変形がなく、さらに凹部構造の断面積が極めて小さくても(たとえば10×10μmの矩形)、素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。   In the method for producing a polymer optical waveguide of the present invention, in particular, a liquid silicone rubber that is cured as a curable resin for forming a rubber mold and becomes a rubbery state, particularly a liquid dimethylsiloxane rubber, and a norbornene structure in the main chain as a clad substrate And the use of an alicyclic olefin resin having a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain has particularly high adhesion between the two, there is no deformation of the rubber mold concave structure, and the concave structure Even if the cross-sectional area is extremely small (for example, a 10 × 10 μm rectangle), the concave portion can be quickly filled with the curable resin.

また、本発明の高分子光導波路の製造方法においては、前記1)の工程において、前記剛体基板を強化部材によって補強することが好ましい。強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料、セラミック樹脂複合材料等で作られ、その厚さの最大値は0.5mm〜40mm程度が適切である。また、強化部材には余剰のコア形成用硬化性樹脂を排出するための排出口(図10(A)の仮想線で示す24b、24cを参照)が凹部の両端に設けられる。排出口には排出管が挿入連結される。排出口は複数設け、減圧状態が各凹部の排出口において均一になるようにすることが好ましい。排出口も複数設け、ゴム鋳型凹部において減圧状態が偏らないようにすることが好ましい。   In the method for producing a polymer optical waveguide of the present invention, it is preferable that the rigid substrate is reinforced with a reinforcing member in the step 1). The material of the reinforcing member is made of a metal material, a ceramic material, a hard plastic material, a ceramic resin composite material or the like, and the maximum value of the thickness is suitably about 0.5 mm to 40 mm. Further, the reinforcing member is provided with outlets (see 24b and 24c indicated by phantom lines in FIG. 10A) for discharging excess curable resin for core formation at both ends of the recess. A discharge pipe is inserted and connected to the discharge port. It is preferable to provide a plurality of outlets so that the reduced pressure state is uniform at the outlets of the respective recesses. It is preferable to provide a plurality of discharge ports so that the reduced pressure state is not biased in the rubber mold recess.

強化部材を設けることにより、ゴム鋳型の圧力変化が起きた場合においても、ゴム鋳型とクラッド基材との間で位置ずれが生じたり、ゴム鋳型全体や部分で振動が発生してゴム鋳型が変形したり、クラッド基材との密着性が損なわれたりするなどを防止することができ、コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。   By providing a reinforcing member, even when the pressure change of the rubber mold occurs, the rubber mold and the clad base material are displaced, and the rubber mold deforms due to vibration in the whole or part of the rubber mold. And the adhesion with the clad substrate can be prevented, and the filling rate can be increased without sacrificing the accuracy of the core shape.

強化部材を設けたゴム鋳型を用いる態様について図7〜図10を参照して説明する。   An embodiment using a rubber mold provided with a reinforcing member will be described with reference to FIGS.

図7(A)はクラッド基材30に強化部材を設けたゴム鋳型を密着させた斜視図を示す。図7(A)中24は強化部材でありゴム鋳型凹部形成領域(紫外線等の照射領域)は強化部材を切り欠いた構造となっている。また26a、26b、28a、28bは余剰のコア形成用硬化性樹脂を排出するための排出管を示し、90は強化部材24とクラッド基材30とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。20aはゴム鋳型のゴム層であり、この部分は強化部材24により覆われていない。
図7(B)は、図7(A)のA−A断面図であり、22はゴム鋳型凹部を示す。図7(C)は、図7(A)のB−B断面図であり、ゴム鋳型凹部両端部において、コア形成用硬化性樹脂の排出部とに連通する応力緩和のための空隙部22a、22bを有する。
FIG. 7A shows a perspective view in which a rubber mold provided with a reinforcing member is closely attached to the clad substrate 30. In FIG. 7A, reference numeral 24 denotes a reinforcing member, and the rubber mold recess forming region (irradiation region of ultraviolet rays or the like) has a structure in which the reinforcing member is notched. Reference numerals 26a, 26b, 28a, and 28b denote discharge pipes for discharging excess curable resin for core formation, and reference numeral 90 denotes a slight displacement between the reinforcing member 24 and the clad substrate 30. In addition, it is a screw for fixing both. Reference numeral 20 a denotes a rubber layer of a rubber mold, and this portion is not covered with the reinforcing member 24.
FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7A, and 22 indicates a rubber mold recess. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7A, and a gap 22a for stress relaxation communicating with the discharge part of the core-forming curable resin at both ends of the rubber mold recess. 22b.

図8(A)〜(C)に示す態様は、図7と同様な強化部材を備えたゴム鋳型を用いる例を示し、クラッド基材30とゴム鋳型が位置ズレしないように、クラッド基材を保持する保持部(凹部)を有する保持部材92を用いるもので、これも特にクラッド基材としてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、ゴム鋳型凹部形成領域(紫外線等の照射領域)に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板24aを用いている。他の構成は図7(A)〜(C)と同様であるので同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The modes shown in FIGS. 8A to 8C show an example in which a rubber mold provided with the same reinforcing member as that in FIG. 7 is used, and the clad base material is arranged so that the clad base material 30 and the rubber mold are not misaligned. A holding member 92 having a holding portion (concave portion) to be held is used, and this is also effective particularly when a flexible film is used as a clad substrate. In this example, a light-transmitting top plate 24a such as a quartz plate, a glass plate, or a hard plastic plate is used in a rubber mold recess forming region (an irradiation region such as ultraviolet rays). Since other configurations are the same as those in FIGS. 7A to 7C, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図9(A)〜(C)に示す態様は、保持部材92に固定用の嵌合用溝93を設け、一方ゴム鋳型の強化部材24に嵌合用部材29を設け、嵌合用部材29を嵌合用溝93の中に嵌め込んで固定する構成である。他の構成は図7(A)〜(C)と同様であるので同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   9A to 9C, the holding member 92 is provided with a fixing fitting groove 93, while the rubber mold reinforcing member 24 is provided with a fitting member 29, and the fitting member 29 is used for fitting. It is the structure which fits in the groove | channel 93 and fixes. Since other configurations are the same as those in FIGS. 7A to 7C, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

また、複数の光導波路コアをクラッド基材上に形成する場合、前記のごとき強化部材を設けたゴム鋳型のゴム層に、圧力緩和のための空隙部を設けることが好ましい。空隙部は、ゴム鋳型の複数凹部の一方の端部における排出部(余剰のコア形成用硬化性樹脂の排出口)のすべての排出部に連通する共通の空間を意味する。また、排出部に空隙を設けることにより、負圧の緩和と均一化が得られ、ゴム鋳型各凹部への樹脂の充填が均一化される。   When a plurality of optical waveguide cores are formed on the clad substrate, it is preferable to provide a gap for pressure relaxation in the rubber layer of the rubber mold provided with the reinforcing member as described above. The void portion means a common space that communicates with all the discharge portions of the discharge portion (excess of the core forming curable resin) at one end portion of the plurality of concave portions of the rubber mold. Further, by providing a gap in the discharge part, the negative pressure can be relaxed and made uniform, and the resin filling in each recess of the rubber mold is made uniform.

空隙部の断面積は、すべての凹部の総断面積の5〜20000倍であることが好ましく、より好ましくは500〜2500倍である。(ここで、「すべての凹部の総断面積」とは、空隙部を通じて連通する各凹部の端部の面積の総和を意味する。)   The cross-sectional area of the gap is preferably 5 to 20000 times the total cross-sectional area of all the recesses, and more preferably 500 to 2500 times. (Here, “total cross-sectional area of all recesses” means the sum of the areas of the end portions of the recesses communicating with each other through the gap.)

図10は排出部に空隙部を設けたゴム鋳型の一例を示す断面図である。
図10(A)は、ゴム鋳型をゴム鋳型凹部及び空隙部が現われるように切断した切断面を示す図で、図10(A)中、20はゴム鋳型、21は空隙部、22は凹部、24は強化部材、24b、24cは強化部材に設けた排出部をそれぞれ示す。また、図10(B)は、図10(A)をA−A線で切断した切断面を示す。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a rubber mold in which a gap is provided in the discharge part.
FIG. 10A is a diagram showing a cut surface obtained by cutting a rubber mold so that a rubber mold concave portion and a void portion appear. In FIG. 10A, 20 is a rubber mold, 21 is a void portion, 22 is a concave portion, Reference numeral 24 denotes a reinforcing member, and 24b and 24c denote discharge portions provided on the reinforcing member, respectively. FIG. 10B shows a cut surface obtained by cutting FIG. 10A along the line AA.

以上の本発明において、高分子光導波路の作製工程は非常に簡便で低コストになり、電子回路混載基板に対しての高分子光導波路の形成も簡易工程かつ低コストで実行することができる。また形成される高分子光導波路は形状等を自由に設定することができるため電子デバイスの凸凹面上であっても導波路形成が可能であり、シリコンウエハー等の電子回路を埋め込んて形成したものの上や近接部分でも導波路作製対応が容易である。他に、作製工程が簡便であるにもかかわらず極めて高精度な形状再現性で、導波損失も小さいことも大きな特徴である。さらに、クラッド層付き基材として可撓性フィルム基材を用いた場合においても、各種機器への自由な装填が可能な高分子光導波路が得られる。   In the present invention as described above, the production process of the polymer optical waveguide is very simple and low-cost, and the formation of the polymer optical waveguide on the electronic circuit mixed substrate can be executed with a simple process and low cost. In addition, since the polymer optical waveguide to be formed can be freely set in shape etc., it is possible to form a waveguide even on an uneven surface of an electronic device, and it is formed by embedding an electronic circuit such as a silicon wafer. It is easy to produce a waveguide at the top and in the vicinity. In addition, despite the simple manufacturing process, it is also a great feature that it has extremely high-precision shape reproducibility and low waveguide loss. Furthermore, even when a flexible film substrate is used as the substrate with a clad layer, a polymer optical waveguide that can be freely loaded into various devices can be obtained.

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、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
[実施例1]
<ゴム鋳型の作製>
石英基板に紫外線硬化型厚膜レジスト(マイクロケミカル(株)製、SU−8)をスピンコート法で塗布した後、80℃でプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯で露光して、現像し、断面が正方形の凸部(幅:50μm、高さ:50μm、ピッチ500μm、長さ:50mm)を5本形成した。次に、これを120℃でポストベークして、コア原盤を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
<Production of rubber mold>
A UV curable thick film resist (SU-8, manufactured by Micro Chemical Co., Ltd.) is applied to a quartz substrate by spin coating, prebaked at 80 ° C., exposed to a high pressure mercury lamp through a photomask, developed, and cross-sectioned. Formed five convex portions (width: 50 μm, height: 50 μm, pitch 500 μm, length: 50 mm). Next, this was post-baked at 120 ° C. to prepare a core master.

続いて、紫外線照射部分に対応する開口部が設けられ、かつ6つの排出口を有する強化部材(厚さ:1.5mmのアルミニウム製)を用意し、2mm厚の石英製透過性剛体基板に、前記コア原盤の凸部と同じピッチで、略相似形状の溝部(幅:100μm、高さ:100μm、ピッチ500μm、長さ:50mm、5本)を含むゴム層形成用凹部を、フォトリソ工程とフッ酸エッチング工程により作製し、強化部材と一体化させた。この強化部材をコア原盤にかぶせた。   Subsequently, a reinforcing member (thickness: made of aluminum having a thickness of 1.5 mm) provided with an opening corresponding to the ultraviolet irradiation portion and having six discharge ports was prepared, and a quartz transparent rigid substrate having a thickness of 2 mm was prepared. A recess for forming a rubber layer including a groove portion (width: 100 μm, height: 100 μm, pitch: 500 μm, length: 50 mm, 5 pieces) having substantially the same shape and the same pitch as the convex portion of the core master is formed by a photolithography process and a hook. It was produced by an acid etching process and integrated with a reinforcing member. This reinforcing member was placed on the core master.

次に、強化部材の開口部から、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂として、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム(ダウコウニングアジア社製:SYLGARD184、粘度5000mPa・s)及びその硬化剤を混合したものを再度流し込み(この際、コア原盤凸部の末端部は前記ゴムで覆われないようにした)、130℃で30分間加熱してファイナル硬化させた。
硬化後、ゴム層と、透過性剛体基板と、強化部材とが一体になったものをコア原盤から剥離したところ、前記凸部に対応する凹部を持ち、該凹部にコア形成用硬化性樹脂の排出用の排出口が形成されたゴム鋳型が作製された。ゴム層のシェア(Share)ゴム硬度は18であった。
Next, a thermosetting liquid dimethylsiloxane rubber (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD 184, viscosity 5000 mPa · s) and a curing agent thereof are mixed from the opening of the reinforcing member as a rubber mold forming curable resin. Poured again (at this time, the end of the core master protrusion was not covered with the rubber), and heated at 130 ° C. for 30 minutes for final curing.
After curing, when the rubber layer, the permeable rigid substrate, and the reinforcing member are peeled off from the core master, the core has a concave portion corresponding to the convex portion, and the concave portion of the core-forming curable resin is formed in the concave portion. A rubber mold with a discharge outlet was formed. The share rubber hardness of the rubber layer was 18.

<クラッド基材への高表面エネルギーパターンの形成>
クラッド基材としてアートンフイルム(膜厚100μm)を洗浄した状態で、スピナーでポジ型レジスト(東京応化製)を塗布し、80℃2分のプリベークを行い、1.2μmのレジスト膜を得た。次に、高圧水銀灯を有する紫外線露光用真空密着型マスクアライナーを用い、導波路コア用パターンマスクを用いて、パターン露光を行い、アルカリ剤で現像を行い水洗し、130℃でポストベークを2分間行った。その後、172nmの紫外線光で全面を光照射し、光照射したクラッド基材上に410μN/cmの高表面エネルギーのコア部パターンを形成した。未光照射のクラッド基材は300μN/cmであった。次ぎにアセトン液に浸漬させながら超音波を与えてレジスト膜の剥離を行い、その後水洗を行った。アートンフィルム上に、高表面エネルギーパターンが形成された。
<Formation of high surface energy pattern on clad substrate>
In a state where arton film (film thickness: 100 μm) was washed as a clad substrate, a positive resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied with a spinner and prebaked at 80 ° C. for 2 minutes to obtain a 1.2 μm resist film. Next, using a vacuum contact mask aligner for UV exposure with a high-pressure mercury lamp, pattern exposure is performed using a waveguide core pattern mask, development is performed with an alkaline agent, water washing is performed, and post-baking is performed at 130 ° C. for 2 minutes. went. Thereafter, the entire surface was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, and a core part pattern having a high surface energy of 410 μN / cm was formed on the clad substrate irradiated with the light. The cladding substrate that was not irradiated with light was 300 μN / cm. Next, the resist film was peeled off by applying ultrasonic waves while being immersed in an acetone solution, and then washed with water. A high surface energy pattern was formed on the Arton film.

<光導波路コア及びクラッド層の形成>
前記高表面エネルギーパターンを有するクラッド基材に、コア形成用硬化性樹脂として、粘度が1300mPa・sの紫外線硬化性樹脂(JSR社製:PJ3001)である未硬化コア液をロールコータ−により塗布し、ウエットの厚み160μmの薄膜を得た。2分間の放置時間を与えた所、高表面エネルギーパターン近辺に未硬化コア液が集合した。次に、100hPaの減圧環境下で、前記ゴム鋳型をこのコア形成用硬化性樹脂層付きクラッド基材上に加圧密着させた。それにより、前記ゴム鋳型の強化部材の各排出口から余分な未硬化コア液が噴出した。また、ゴム鋳型の排出口では、減圧脱気管を通し静圧による−50kPaの減圧吸引を行なった。5秒でゴム鋳型のコア凹部に紫外線硬化性樹脂が充填した。
<Formation of optical waveguide core and cladding layer>
An uncured core liquid, which is an ultraviolet curable resin having a viscosity of 1300 mPa · s (manufactured by JSR Corporation: PJ3001), is applied to the clad substrate having the high surface energy pattern as a core-forming curable resin by a roll coater. A thin film having a wet thickness of 160 μm was obtained. When allowed to stand for 2 minutes, the uncured core liquid gathered around the high surface energy pattern. Next, in a reduced pressure environment of 100 hPa, the rubber mold was pressed and adhered onto the clad base material with a core-forming curable resin layer. As a result, excess uncured core liquid was ejected from each outlet of the reinforcing member of the rubber mold. Further, at the discharge port of the rubber mold, vacuum suction of −50 kPa by static pressure was performed through a vacuum deaeration tube. In 5 seconds, the UV curable resin was filled into the core recess of the rubber mold.

ゴム鋳型から減圧脱気管を外し、ゴム鋳型の露光用開口部から30mW/cm2のUV光を10分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。そして、ゴム鋳型を剥離すると、フイルム上に屈折率1.57のコアが形成された。 The vacuum degassing tube was removed from the rubber mold, and 30 mW / cm 2 of UV light was irradiated from the exposure opening of the rubber mold for 10 minutes to cure the core-forming curable resin. When the rubber mold was peeled off, a core having a refractive index of 1.57 was formed on the film.

さらに、アートンフイルム(クラッド基材)のコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ1.51である紫外線硬化性樹脂(JSR(株)製)を全面に塗布した後、30mW/cm2のUV光を10分間照射して紫外線硬化させ(硬化後の膜厚10μm)た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、0.22dB/cmであった Further, an ultraviolet curable resin (manufactured by JSR Co., Ltd.) having a refractive index after curing of 1.51 which is the same as that of Arton Film is applied on the entire surface of the core forming surface of ARTON film (clad substrate), and then 30 mW / UV light of cm 2 was irradiated for 10 minutes to cure with ultraviolet rays (film thickness after curing: 10 μm). A flexible polymer optical waveguide was obtained. The average waveguide loss of this polymer optical waveguide was 0.22 dB / cm.

[比較例1]
シェア(Share)ゴム硬度80の均一ゴム材のゴム鋳型を用いて、アートンフィルムに光導波路コア及びクラッド層を形成し、高分子光導波路を作製した。この高分子光導波路の3本の光導波路コアの平均導波損失は、6.3dB/cmであった。他の2本は光導波を確認できなかった。光導波路コアの形状劣化が顕微鏡で確認できた。
[Comparative Example 1]
A polymer optical waveguide was manufactured by forming an optical waveguide core and a clad layer on an ARTON film using a rubber mold of a uniform rubber material having a share rubber hardness of 80. The average waveguide loss of the three optical waveguide cores of this polymer optical waveguide was 6.3 dB / cm. The other two could not confirm optical waveguide. Degradation of the shape of the optical waveguide core was confirmed with a microscope.

[実施例2]
<ゴム鋳型の作製>
石英基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液(マイクロケミカル(株)製、SU−8)をスピンコート法で塗布した後、80℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部(幅:80μm、高さ:80μm、ピッチ:1mm、長さ:100mm)を10本形成したコア原盤を作製した。これをそれぞれ120℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の1つの端部に、それぞれモールドにより、高さ2mm、幅(凸部に直交する方向)10mm、基板長手方向長さ20mmの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、コア原盤とした。
[Example 2]
<Production of rubber mold>
An ultraviolet curable thick film resist solution (SU-8, manufactured by Micro Chemical Co., Ltd.) is applied to a quartz substrate by spin coating, prebaked in a heating oven at 80 ° C., exposed through a photomask with a high pressure mercury lamp, and then developed. Through the process, a core master having 10 fine protrusions (width: 80 μm, height: 80 μm, pitch: 1 mm, length: 100 mm) having a square cross section was produced. Each was post-baked at 120 ° C. One end of each of the convex portions thus produced is made of a pressure relief gap having a height of 2 mm, a width (direction perpendicular to the convex portion) of 10 mm, and a longitudinal length of the substrate of 20 mm and a rectangular cross section. Convex parts were formed and used as core masters.

次に、アルミ製の強化部材を作製し、露光用開口部は石英ガラス板を配設し、2mm厚のアクリル製透過性剛体基板に、前記コア原盤の凸部と同じピッチで、略相似形状の溝部(幅:250μm、高さ:250μm、ピッチ1mm、長さ:100mm、10本)を含むゴム層形成用凹部を、フォトリソ工程とエッチング工程により作製し、強化部材と一体化させた。   Next, a reinforcing member made of aluminum is manufactured, and a quartz glass plate is disposed in the opening for exposure, and a 2 mm-thick acrylic transparent rigid substrate is formed in a substantially similar shape at the same pitch as the convex portion of the core master. The recesses for forming the rubber layer including the groove portions (width: 250 μm, height: 250 μm, pitch: 1 mm, length: 100 mm, 10) were produced by a photolithography process and an etching process and integrated with the reinforcing member.

次いで、コア原盤の凸部側の面に、熱硬化性シリコーンゴムオリゴマー(ダウコウニングアジア社製:SYLGARD184、ジメチルポリシロキサン)を、凸部の長手方向の一端が一部露出するように、かつ、他端にある空隙部作製用凸部の端部までが覆われるように、塗布した。この上から前記強化部材を押圧し固定した。その後、125℃で8分間加熱して硬化させ、凸部の長手方向の一端が一部露出するように、かつ、他端にある空隙部作製用凸部の端部までが覆われるように、塗布した。この上から前記剛体基板と一体化した強化部材をを押圧し固定した。その後、125℃で30分間加熱して硬化させ、透明剛体基板とシリコーンゴムと強化部材とを一体化させた。ゴム層の厚さは10mmであった。次いでこれをコア原盤から剥離しゴム鋳型を得た。ゴム鋳型のシリコンゴム層には、40μm角の凹部と、コア形成用硬化性樹脂の排出部、空隙部とが形成された。ゴム層のシェア(Share)ゴム硬度は14であった。   Next, a thermosetting silicone rubber oligomer (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD 184, dimethylpolysiloxane) is placed on the convex side of the core master so that one end in the longitudinal direction of the convex part is exposed. Then, the coating was performed so as to cover the end of the void-forming convex portion at the other end. The reinforcing member was pressed and fixed from above. Then, it is cured by heating at 125 ° C. for 8 minutes, so that one end of the convex portion in the longitudinal direction is partially exposed and the end of the void-forming convex portion at the other end is covered. Applied. From this, the reinforcing member integrated with the rigid substrate was pressed and fixed. Then, it heated and hardened at 125 degreeC for 30 minute (s), and the transparent rigid board | substrate, silicone rubber, and the reinforcement member were integrated. The thickness of the rubber layer was 10 mm. Next, this was peeled off from the core master to obtain a rubber mold. In the silicon rubber layer of the rubber mold, a 40 μm square concave portion, a core forming curable resin discharge portion, and a void portion were formed. The shear rubber hardness of the rubber layer was 14.

<クラッド基材への高表面エネルギーパターンの形成>
クラッド基材としてアートンフイルム(膜厚150μm)を洗浄した状態で、マスクを通して波長172nmの紫外線光でパターン光を1.5分間光照射を行ない、光照射したフィルム基板上に430μN/cmの高表面エネルギーのコア部パターンを形成した。未光照射のフィルム基材は310μN/cmであった。アートンフィルム上に、高表面エネルギーパターンが得られた。
<Formation of high surface energy pattern on clad substrate>
In a state where Arton film (film thickness 150 μm) is washed as a clad substrate, pattern light is irradiated for 1.5 minutes with UV light having a wavelength of 172 nm through a mask, and a high surface of 430 μN / cm is applied on the irradiated film substrate. An energy core pattern was formed. The film base with no light irradiation was 310 μN / cm. A high surface energy pattern was obtained on the Arton film.

<光導波路コア及びクラッド層の形成>
150hPaの減圧環境下で、前記未硬化コア液層を有するクラッド基板に加圧密着し、ゴム鋳型を前記アートンフイルムに加圧密着状態にさせた。また、その後前記ゴム鋳型の強化部材の各排出口管を脱離させた。ゴム鋳型凹部に、粘度が500mPa・sの紫外線硬化性樹脂(JSR社製:PJ3001)が、表面エネルギーの差により集合してきて、凹状のコア部に注入させた。
充填終了後、ゴム鋳型から減圧脱気管をはずし、ゴム鋳型の石英製窓を通して80mW/cm2のUV光を10分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。
<Formation of optical waveguide core and cladding layer>
Under a reduced pressure environment of 150 hPa, the rubber mold was brought into pressure contact with the clad substrate having the uncured core liquid layer, and the arton film was brought into pressure contact. Thereafter, each outlet tube of the reinforcing member of the rubber mold was detached. An ultraviolet curable resin (manufactured by JSR: PJ3001) having a viscosity of 500 mPa · s gathered in the rubber mold concave portion due to the difference in surface energy and injected into the concave core portion.
After completion of filling, the vacuum degassing tube was removed from the rubber mold, and 80 mW / cm 2 of UV light was irradiated for 10 minutes through a quartz window of the rubber mold to cure the core-forming curable resin.

ゴム鋳型を剥離すると、フイルム上に屈折率1.57のコアが形成された。
次にフイルムコア形成面に、硬化後の屈折率がフイルムと同じ1.51である熱硬化性樹脂(JSR(株)製全面)を塗布した後、100μm厚のフィルムを積層させ、加熱硬化させることにより、フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は0.19dB/cmであった。実施例1と同様にして、光導波路への光の良好な導波を確認した。
When the rubber mold was peeled off, a core having a refractive index of 1.57 was formed on the film.
Next, after applying a thermosetting resin (entire surface made by JSR Co., Ltd.) whose refractive index after curing is 1.51, the same as that of the film, on the film core forming surface, a film having a thickness of 100 μm is laminated and cured by heating. As a result, a flexible polymer optical waveguide was obtained. The average waveguide loss of this polymer optical waveguide was 0.19 dB / cm. In the same manner as in Example 1, good light guiding to the optical waveguide was confirmed.

ゴム鋳型を作製する工程を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the process of producing a rubber mold. クラッド基材にコア領域を設定する工程を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the process of setting a core area | region to a clad base material. クラッド基材にゴム鋳型を密着させ、光導波路を完成させる工程を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the process of sticking a rubber mold to a clad base material and completing an optical waveguide. クラッド用基材に鋳型を密着させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which closely_contact | adhered the casting_mold | template to the base material for clads. 本発明の高分子光導波路の製造方法の別の態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another aspect of the manufacturing method of the polymer optical waveguide of this invention. 本発明の高分子光導波路の製造方法のさらに別の態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another aspect of the manufacturing method of the polymer optical waveguide of this invention. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いる他のコア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the other core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いる他のコア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the other core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. ゴム鋳型のゴム層に応力緩和のための空隙を設けた例を示す図である。It is a figure which shows the example which provided the space | gap for stress relaxation in the rubber layer of the rubber mold.

符号の説明Explanation of symbols

10 コア原盤
12 光導波路コアに対応する凸部
20a 剛体基板
20b ゴム層形成用凹部
20c 溝部
21 空隙部
22 ゴム鋳型凹部
22a 空隙部(コア形成用硬化性樹脂の排出部)
22b 空隙部(コア形成用硬化性樹脂の排出部)
23 ゴム層
24 強化部材
24b 24c 排出部
25 ゴム鋳型
26a 26b 注入管
28a 28b 排出管
30 クラッド基材
31 導電性パターン
40a コア形成用硬化性樹脂
40 コア
50 クラッド層
60 高分子光導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Core master 12 Convex part 20a corresponding to optical waveguide core Rigid board | substrate 20b Rubber layer formation recessed part 20c Groove part 21 Cavity part 22 Rubber mold recessed part 22a Cavity part (discharge part of curable resin for core formation)
22b Cavity (core discharging resin for curable resin)
23 Rubber layer 24 Reinforcing member 24b 24c Discharge portion 25 Rubber mold 26a 26b Injection tube 28a 28b Discharge tube 30 Clad base material 31 Conductive pattern 40a Core-forming curable resin 40 Core 50 Clad layer 60 Polymer optical waveguide

Claims (20)

1)ゴム層形成用凹部を有する剛体基板のゴム層形成用凹部に、光導波路コア凸部に対応する凹部を有するゴム鋳型形成用硬化性樹脂からなるゴム層が埋設されてなる複合積層構造のゴム鋳型を準備する工程、2)光導波路コアと接するコア領域が該コア領域以外の領域よりも表面エネルギーが高くなるように設定したクラッド基材を準備する工程、3)前記クラッド基材上に、未硬化のコア形成用硬化性樹脂を塗布して、前記コア領域近傍にコア形成用硬化性樹脂層を形成する工程、4)前記ゴム鋳型の凹部を前記クラッド基材のコア形成用硬化性樹脂層に密着させて、ゴム鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程、5)充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、6)ゴム鋳型をクラッド基材から剥離する工程、7)光導波路コアが形成されたクラッド基材の上にクラッド層を形成する工程、を有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。   1) A composite laminated structure in which a rubber layer made of a curable resin for forming a rubber mold having a concave portion corresponding to a convex portion of an optical waveguide core is embedded in a concave portion for forming a rubber layer of a rigid substrate having a concave portion for forming a rubber layer. A step of preparing a rubber mold, 2) a step of preparing a clad base material in which a core region in contact with the optical waveguide core is set to have a surface energy higher than a region other than the core region, and 3) on the clad base material A step of applying an uncured core-forming curable resin to form a core-forming curable resin layer in the vicinity of the core region, and 4) forming a concave portion of the rubber mold into the core-forming curable resin of the clad substrate. A step of closely adhering to the resin layer and filling the concave portion of the rubber mold with the core-forming curable resin, 5) a step of curing the filled core-forming curable resin, and 6) a step of peeling the rubber mold from the clad substrate. 7) Light Manufacturing a polymer optical waveguide comprising a step, of forming a clad layer on the waveguide core is clad substrates formed. 前記剛体基板のゴム層形成用凹部に、前記ゴム層の凹部と略相似形状であって、該ゴム層の凹部の溝深さ及び幅よりも1μm〜3mm大きい溝部を含み、かつ前記剛体基板の厚みの最大値が0.05〜40mmであることを特徴とする請求項1に記載の高分子光導波路の製造方法。   The concave portion for forming the rubber layer of the rigid substrate includes a groove portion that is substantially similar to the concave portion of the rubber layer and that is 1 μm to 3 mm larger than the groove depth and width of the concave portion of the rubber layer, and of the rigid substrate. 2. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the maximum thickness is 0.05 to 40 mm. 前記コア形成用硬化性樹脂が光硬化性であって、前記剛体基板と前記ゴム層とが該コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光を透過する材料からなることを特徴とする請求項1または2に記載の高分子光導波路の製造方法。   The core-forming curable resin is photo-curable, and the rigid substrate and the rubber layer are made of a material that transmits light having a wavelength for photo-curing the core-forming curable resin. Item 3. A method for producing a polymer optical waveguide according to Item 1 or 2. 前記剛体基板及び前記ゴム層の、前記コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光に対する透過率が40%/mm以上であることを特徴とする請求項3に記載の高分子光導波路の製造方法。   4. The polymer optical waveguide according to claim 3, wherein the rigid substrate and the rubber layer have a transmittance of 40% / mm or more with respect to light having a wavelength for photocuring the curable resin for core formation. Production method. 前記ゴム鋳型が、前記剛体基板を補強する強化部材を有し、該強化部材にコア形成用硬化性樹脂の排出口が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   5. The rubber mold according to claim 1, wherein the rubber mold has a reinforcing member that reinforces the rigid substrate, and the reinforcing member is provided with a discharge port for a curable resin for forming a core. A method for producing a polymer optical waveguide as described in 1. above. 前記強化部材が、金属材料、セラミック材料、又はプラスチック材料からなることを特徴とする請求項5に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 5, wherein the reinforcing member is made of a metal material, a ceramic material, or a plastic material. 前記コア用硬化樹脂層が、凹部両端部における排出部に連通する部分に応力緩和のための空隙部を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   7. The polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the cured resin layer for the core has a gap portion for stress relaxation at a portion communicating with the discharge portion at both ends of the concave portion. Manufacturing method. 前記ゴム鋳型形成用硬化性樹脂が、シリコーン系ゴム材であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 7, wherein the curable resin for forming a rubber mold is a silicone rubber material. 前記クラッド基材の表面の全面または部分的にクラッド層が設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 8, wherein a clad layer is provided on the entire surface or a part of the surface of the clad substrate. 前記4)工程においてゴム鋳型とクラッド基材とを減圧環境下で密着させることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 9, wherein the rubber mold and the clad substrate are adhered in a reduced pressure environment in the step 4). 前記減圧環境下における圧力が500hPa以下であることを特徴とする請求項10に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 10, wherein the pressure in the reduced pressure environment is 500 hPa or less. 前記2)工程においてクラッド基材上における光導波路コアと接する領域の表面エネルギーが、当該領域以外の領域の表面エネルギーよりも10μN/cm以上高いことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The surface energy of a region in contact with the optical waveguide core on the clad substrate in the step 2) is 10 μN / cm or more higher than the surface energy of a region other than the region. The manufacturing method of the polymer optical waveguide as described in a term. 前記ゴム層の層厚の最大値が、5μm〜5mmであることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   13. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the maximum value of the thickness of the rubber layer is 5 μm to 5 mm. 前記ゴム鋳型のゴム鋳型形成用硬化性樹脂のシェア(Share)ゴム硬度が、5〜45の範囲にあることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 13, wherein the rubber mold has a share rubber hardness of a curable resin for forming a rubber mold in a range of 5 to 45. Production method. 前記ゴム層の表面エネルギーが、70μN/cm〜350μN/cmであることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 14, wherein the rubber layer has a surface energy of 70 µN / cm to 350 µN / cm. 前記ゴム層のコア形成用硬化樹脂と接する面の表面粗さが、0.3μm以下であることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   16. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein a surface roughness of a surface of the rubber layer in contact with the core-forming cured resin is 0.3 μm or less. 前記ゴム層の、前記コア形成用硬化性樹脂を光硬化させる波長の光に対する透過率が50%/mm以上であることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The polymer according to any one of claims 1 to 16, wherein the rubber layer has a transmittance for light having a wavelength for photocuring the curable resin for core formation of 50% / mm or more. Manufacturing method of optical waveguide. 前記クラッド基材が、セラミック樹脂複合基材、フィルム基材、セラミック基材、又はシリコンウエハーであることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 17, wherein the clad substrate is a ceramic resin composite substrate, a film substrate, a ceramic substrate, or a silicon wafer. . 前記コア形成用硬化性樹脂の硬化前粘度が50mPa・s〜2000mPa・sであることを特徴とする請求項1から18のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   19. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein a viscosity before curing of the core-forming curable resin is 50 mPa · s to 2000 mPa · s. 前記クラッド基材の屈折率と、前記コア形成用硬化性樹脂の屈折率との差が0.01以上あることを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。   The polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 19, wherein a difference between a refractive index of the clad substrate and a refractive index of the curable resin for core formation is 0.01 or more. Manufacturing method.
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