JP2005221584A - 光導波路用材料並びに光導波路構造付きデバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本光導波路用材料は、剥離可能な支持体と、この支持体上に形成され、表面粘着性を有しておらず且つ光重合性組成物からなるフィルム体とを備える。本光導波路構造付きデバイス100は、上記光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなり且つ光が伝搬するコア部4と、上記コア部4を取り囲むクラッド部2と、を有する光導波路構造10を備える。
【選択図】 図5
Description
また、これに伴う通信速度の高速化も求められている。このため、電気信号に比べて処理速度が大きい光信号を用いた情報処理及び情報通信への移行が望まれている。特に近年は、光通信ケーブルに代表される伝達距離の長い信号伝達経路及びこれに付随する専用デバイスだけでなく、汎用電子機器内の基板及び電子部品等の接続等の短い信号伝達経路に関しても、電気伝送媒体から光伝送媒体への移行が検討されている。
このような光導波路としては、基板上に形成された下部クラッド上に、光導波路用材料として液体状の組成物をスピンコート法により塗布した後、フォトマスクを通して露光することにより形成されたコア部を有するものなどが知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、光導波路用材料である組成物は液体状であり、流動性を有しているため、露光により生成した組成物の硬化に寄与する活性種(例えば、酸、ラジカル及び塩基性物質等)が移動し易くなり、コア部がフォトマスクのパターン通りに形成されず、光が伝搬する方向の断面が幅広になったり、角部が丸くなったりして、形状がぼやける傾向にあり、所望のパターンが正確に形成されたコア部を有する光導波路構造を得ることが困難であった。また、露光の際には、フォトマスクを硬化前の材料上に直接配置することができず、フォトマスクを投影するか、組成物からフォトマスクを僅かに離して露光する必要があり、所望のパターン形成を阻害していた。更に、スピンコート法により材料を塗布するのでは、材料のロスが大きく効率的ではないうえ、材料の塗布を個々に行う必要があるため、連続した生産には不向きであった。
一方、表面粘着性を有していない感光性シート材料として、下記特許文献3に開示された技術が知られているが、光導波路構造に関する示唆は認められない。
(1)剥離可能な支持体と、該支持体上に形成され、表面粘着性を有しておらず且つ光重合性組成物からなるフィルム体と、を備えることを特徴とする光導波路用材料。
(2)剥離可能な支持体と、該支持体上に形成され、光重合性組成物からなるフィルム体と、を備え、室温にて、該フィルム体の表面に1cm幅のポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「PETフィルム」ともいう。)を貼り付け、該PETフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の該フィルム体の引き剥がし強度が、0.3kN/m以下であることを特徴とする光導波路用材料。
(3)上記フィルム体の表面を基板上に密着させ、上記支持体を剥離した後、室温にて、該フィルム体の該支持体が剥離された面に1cm幅のPETフィルムを貼り付け、該PETフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の該フィルム体の引き剥がし強度が、0.3kN/m以下である上記(1)又は(2)に記載の光導波路用材料。
(4)上記フィルム体がキャスティング法により形成された上記(1)乃至(3)に記載の光導波路用材料。
(5)上記光重合性組成物は、光重合性化合物と、重合開始剤と、を含有する上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光導波路用材料。
(6)上記光重合性化合物がエポキシ系化合物である上記(5)に記載の光導波路用材料。
(7)上記光重合性化合物がアクリル系化合物である上記(5)に記載の光導波路用材料。
(8)上記光重合性化合物と、上記重合開始剤との質量比(光重合性化合物/重合開始剤)が、100/0.05〜100/10である上記(5)乃至(7)のいずれかに記載の光導波路用材料。
(9)上記(1)乃至(8)のいずれかに記載の光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなり且つ光が伝搬するコア部と、上記コア部を取り囲むクラッド部と、を有する光導波路構造を備えることを特徴とする光導波路構造付きデバイス。
(10)上記コア部の長尺方向に対して垂直な断面の形状が略長方形又は略正方形である上記(9)に記載の光導波路構造付きデバイス。
(11)光が伝搬するコア部と、上部クラッド部及び下部クラッド部を備え且つ該コア部を取り囲むクラッド部と、を有する光導波路構造を備える光導波路構造付きデバイスの製造方法において、上記下部クラッド部を形成する下部クラッド部形成工程と、該下部クラッド部上に、上記(1)乃至(8)のいずれかに記載の光導波路用材料を構成するフィルム体をラミネートするラミネート工程と、フォトリソグラフィ法によりコア部を形成するコア部形成工程と、該コア部及び上記下部クラッド部の各表面に、上部クラッド部を形成する上部クラッド部形成工程と、を備えることを特徴とする光導波路構造付きデバイスの製造方法。
本発明の他の光導波路用材料によれば、クラッド部上や基体上に、従来のように光硬化前の液状の光重合性組成物を直接塗布する必要がなくなり、光導波路を効率よく製造することができる。更には、この光導波路用材料を構成するフィルム体は、溶媒を含んでおらず実質的に固体で流動性が無く、且つ特定の引き剥がし強度が小さいため、正確なパターンを有するコア部を形成することができ、伝送ロスの少ない光導波路を容易に形成することができる。
また、上記フィルム体をキャスティング法により形成すれば、光導波路をより効率よく製造可能となる。更には、大型の光導波路用材料も容易に製造することができる。
更に、上記光重合性組成物がエポキシ系化合物を含む場合、耐熱性、絶縁性、耐薬品性及び耐水性により優れた光導波路が得られる。
また、上記光重合性組成物がアクリル系化合物を含む場合、感光性、透明性により優れた光導波路が得られる。
更に、上記光重合性化合物と、重合開始剤との質量比を特定の範囲とした場合、重合反応が十分に進行することにより耐熱性、絶縁性、耐薬品性及び耐水性により優れた光導波路が得られる。
本光導波路構造付きデバイスは、上記光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなるコア部を有するため、伝搬する光の伝送ロスが少ない。
本光導波路構造付きデバイスの製造方法によれば、本光導波路構造付きデバイスを効率よく製造することができる。
[1]光導波路用材料
本発明の光導波路用材料は、剥離可能な支持体と、この支持体上に形成され、表面粘着性を有しておらず且つ光重合性組成物からなるフィルム体と、を備える。
また、本発明の他の光導波路用材料は、剥離可能な支持体と、この支持体上に形成され、光重合性組成物からなるフィルム体と、を備え、室温にて、このフィルム体の表面に1cm幅のPETフィルムを貼り付け、このPETフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の該フィルム体の引き剥がし強度が、0.3kN/m以下である。
また、支持体の形状は特に限定されず、用途に応じて所定の形状とすることができる。
「実質的に固体で流動性が無い」とは、溶媒成分(製造上、除去することが不可避的なものを除く。)を含んでおらず、付与された成形状態を維持できるものを意味する。
また、「表面粘着性を有していない」とは、室温にて、フィルム体の表面を触手した際に、ベトツキ感を有していないことを意味する。具体的には、室温(約25℃)にて、フィルム体の表面(支持体が形成されていない側)に1cm幅のPETフィルム(厚さ38μm)を貼り付け、このPETフィルムを90度方向に50mm/分の速さで引き剥がした際の引き剥がし強度が0.3kN/m以下であるものとすることができる。この引き剥がし強度は、0.2kN/m以下であることがより好ましく、0.1kN/m以下であることが更に好ましい。この引き剥がし強度が、0.3kN/m以下である場合、光導波路のコア部をフォトリソグラフィ法により形成する際、正確なパターンを有するコア部を形成することができる。
更に、上記フィルム体の表面(支持体が形成されていない側)を基板上に密着させ、支持体を剥離した後、室温(約25℃)にて、フィルム体の支持体が剥離された側の面に1cm幅のPETフィルム(厚さ38μm)を貼り付け、このPETフィルムを90度方向に50mm/分の速さで引き剥がした際の引き剥がし強度が0.3kN/m以下であることが好ましい。この引き剥がし強度は、0.2kN/m以下であることがより好ましく、0.1kN/m以下であることが更に好ましい。尚、フィルム体を基板上に密着させる方法としては、ロールや板で機械的に押しつける(圧着する)方法等が挙げられる。この際の条件は特に限定されず、圧着時に加熱してもよい。尚、予め加熱しておいたフィルム体を圧着してもよい。圧着時に加熱してフィルム体を配設する場合には、例えば、温度10〜120℃、加熱時間1秒〜10分等の条件により行うことができる。また、ロールや板を押しつける際に、気泡を巻き込まないように周りの環境を減圧下で行うことも可能である。減圧下での保持により配設する場合には、例えば、圧力0〜500mmHg、減圧時間1秒〜10分等の条件により行うことができる。また基板上に密着させ、支持体を剥離した後、再度、加熱しても良い。
また、上記基板の材質は特に限定されず、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂及びフェノール系樹脂等の有機系材料、アルミナ、チタニア及びジルコニア等の無機系材料などが挙げられる。
この光重合性組成物に含有される成分は、光硬化後に表面粘着性を有していなければ特に限定されないが、通常、光重合性化合物と重合開始剤とを含有する。
上記「光重合性化合物」としては、例えば、エポキシ系化合物、アクリル系化合物、フッ素系化合物、イミド系化合物、ビスマレイミド系化合物、フェニレン系化合物、フェニレンエーテル系化合物、フェノール系化合物、シリコーン系化合物、ウレタン系化合物、エステル系化合物、フェノキシ系化合物及びオレフィン系化合物等が挙げられる。これらの化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのなかでも、アクリル系化合物、エポキシ系化合物が好ましい。光重合性組成物がエポキシ系化合物を含む場合には、耐熱性、絶縁性、耐薬品性及び耐水性により優れた光導波路が得られ、アクリル系化合物を含む場合には、感光性、透明性により優れた光導波路が得られるからである。
具体的なアクリル系化合物としては、例えば、1価から多価(メタ)アクリレートモノマー及びオリゴマー、アルコールをアクリル酸もしくはメタクリル酸等の不飽和結合を持つカルボン酸でエステル化した化合物及びこれらの誘導体等が挙げられる。
また、これらの光重合性化合物のなかでも、常温で固体のものを主成分として使用することにより実質的に固体で流動性が無く、且つ表面粘着性を有していない光重合性組成物を容易に得ることができる。この際、所望の特性に応じて各種市販材料等の配合が調整される。
上記酸発生剤は、光の照射及び/又は後述する光増感剤への光の照射に伴って酸を発生させることができる化合物をいう。この酸発生剤としては、イオン性酸発生剤及び非イオン性酸発生剤が挙げられる。イオン性酸発生剤としては、例えば、ルイス酸発生剤(アリールジアゾニウム塩等の各種ジアゾニウム塩)、ブレンステッド酸発生剤[各種オニウム塩(ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、アルキルジアリールスルホニウム塩等のスルホニウム塩、ジアリールセレニウム塩等のセレニウム塩など)]等が挙げられる。また、非イオン性酸発生剤としては、例えば、スルホン酸発生剤(スルホン酸エステルなど)、カルボン酸発生剤(カルボン酸エステルなど)、アミド誘導体等が挙げられる。これらの酸発生剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、上記光重合性化合物がエポキシ系化合物の場合には、重合開始剤として酸発生剤を用いることが好ましい。
また、上記光重合性化合物がアクリル系化合物の場合には、重合開始剤としてラジカル発生剤を用いることが好ましい。
フィルム体の厚さは特に限定されないが、通常、150μm以下である。
この溶剤の配合量は特に限定されないが、光重合性組成物と溶剤との合計を100質量%とした場合に、40〜90質量%であることが好ましく、より好ましくは60〜85質量%である。
本発明の光導波路構造付きデバイスは、前記光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなり且つ光が伝搬するコア部と、上記基板上に形成され且つ上記コア部を取り囲むクラッド部と、を有する光導波路構造を備えることを特徴とする。
上記「コア部」は、光が伝搬する部分であり、且つ前記光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなる。
即ち、このコア部は、上記フィルム体を構成する前記光重合性組成物が光の照射により硬化された光硬化樹脂からなる。
この光硬化樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノキシ系樹脂及びポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。また、これらの各樹脂の備える水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子(F、Cl及びBr等)に置換された各ハロゲン化樹脂、これらの樹脂の備える少なくとも一部の水素原子が重水素原子に置換された各重水素化樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種のみが用いられていてもよく、2種以上が併用されていてもよい。これらのなかでも、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。コア部がエポキシ系樹脂からなる場合は、耐熱性、絶縁性、耐薬品性及び耐水性に特に優れた光導波路構造付きデバイスとなる。また、コア部がアクリル系樹脂からなる場合は、感光性、透明性に特に優れた光導波路構造付きデバイスとなる。
また、平面形状は特に限定されず、直線状であってもよく、曲線状であってもよく、屈曲部を有してもよく、枝分かれを有してもよい。更に、端部近傍では端面に向かって広がるラッパ形状等とすることもできる。このうち、屈曲部とは、光路が曲がる部分を意味する。屈曲部を有することにより、最適な光路を得ることができ、通信効率を向上させること及び小型化すること等ができる。この屈曲部は、一連のコア部に1ヶ所のみを有してもよく、2ヶ所以上を有してもよい。尚、コア部が屈曲部を有する場合には、通常、後述する光路変換部が用いられる。
更に、コア部の長尺方向(光の伝搬する方向)に対して垂直な断面の形状は特に限定されない。特に本光導波路構造付きデバイスでは、前記光導波路用材料を用いてコア部を形成しているため、正確なパターンを有するコア部を形成することができ、このコア部の形状を、略長方形又は略正方形とすることができる。
このクラッド部を構成する材料は特に限定されない。このクラッド部には無機系材料を用いてもよいが、加工が容易であり、硬化されてコア部を構成する光重合性組成物と熱膨張率の合わせこみがより容易であること等から有機系材料を用いることが好ましい。有機系材料としては、前記光硬化樹脂として挙げた各樹脂を用いることができる。但し、コア部とクラッド部とは、同じ樹脂からなっていてもよいし、異なる樹脂からなっていてもよい。
この光路変換部の構成及び形状等は特に限定されない。例えば、傾斜された反射面を設ける(例えば、V字溝、V字凸部、台形溝及び台形凸部等の一面を利用する)ことにより構成できる。この反射面は、1つの光路変換部内に1つのみを備えてもよく、2つ以上を備えてもよい。また、この反射面は、光を反射できる面であればどのような材料から形成されてもよいが、例えば、金属等の反射率の高い材料で形成することが好ましく、なかでも、金、銀、銅、ロジウム及びニッケル等が好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、上記受光素子としては、例えば、pinフォトダイオード(pin Photo Diode;pin PD)及びアバランシェフォトダイオード(APD)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。尚、前記発光素子と上記受光素子とは一体化されたものであってもよい。
更に、電子部品としては、各種能動部品(集積回路素子及びトランジスタ等)、受動部品(コンデンサ、キャパシタ及びインダクタ等)、変換部品(フィルタ及びトランス等)及び接続部品等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの光学部品及び電子部品の搭載方法等は特に限定されず、ワイヤボンディング及び/又はフリップチップボンディング等によるものとすることができる。
導体部の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタ法、イオンプレーティング法、蒸着法(CVD法及びPVD法等を含む)、気相成長法及びめっき法等と、フォトリソグラフィ法等のパターニング法とを併用して得ることができる。
一方、光導波路構造は基体部を備えていてもよい。即ち、例えば、上記のようにクラッド部が光導波路構造の形状を保持することができない場合、又は、保持できる場合であっても必要な場合、更には、剥離可能に保持されて後に他部と接合される目的である場合、等には、基体部を備えることができる。この基体部は、光導波路構造と接合されて一体化されていてもよく、剥離可能に保持されていてもよい。更に、基体部は、光導波路構造と直接接していてもよく、他部を介していてもよい。
有機系材料は特に限定されず、例えば、エポキシ系樹脂、BT(ビスマレイミド・トリアジン)系樹脂、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、熱硬化性PPE(ポリフェニレンエーテル)系樹脂、LCP(液晶ポリマー)、BCB(ベンゾシクロブテン)及びポリノルボルネン等を挙げることができる。これらの有機系材料は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、基体部に、例えば、強度を向上させる等の目的で各種ゴム等を併用することもできる。
更に、有機系材料を用いる場合には、基体部の内部に芯材としてガラスクロス、ガラス不織布、樹脂(ポリアミド等)クロス、樹脂(ポリアミド等)不織布、樹脂(ポリアミド等)フィルム、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等で形成された3次元網目構造を有するフッ素樹脂系芯材及び金属箔等を用いてもよい。
本発明の光導波路構造付きデバイスを製造する方法は特に限定されないが、例えば、下部クラッド部を形成する下部クラッド部形成工程と、この下部クラッド部上に、前記光導波路用材料を構成するフィルム体をラミネートするラミネート工程と、フォトリソグラフィ法によりコア部を形成するコア部形成工程と、このコア部及び下部クラッド部の各表面に、上部クラッド部を形成する上部クラッド部形成工程と、を備える製造方法により得ることができる。
上記下部クラッド部用組成物は、クラッド部用光重合性化合物と、重合開始剤と、を含むものであり、所定の光が照射されることにより硬化されて、光硬化樹脂となる。
この下部クラッド部用組成物は、液体状であってもよいし、シート状、フィルム状等の固体状であってもよい。尚、シート状やフィルム状である場合には、表面粘着性を有していても、有していなくてもよい。
また、上記重合開始剤は特に限定されないが、例えば、前述の光導波路用材料で説明した重合開始剤と同様のものを用いることができる。
この下部クラッド部用組成物の基体部上への塗工方法は特に限定されず、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、スプレー法、カーテンコート法及びロールコート法等の各種印刷法を用いて形成位置へ直接的に形成することができる。また、剥離シート等の基層に剥離可能に保持されたフィルム状やシート状の下部クラッド部用組成物を所望の位置へラミネートすることにより塗工することもできる。
ラミネートの際には、フィルム体を安定化させるために、加熱や加圧してもよい。尚、加熱、加圧等の各条件は、適宜調整できる。
本発明において、上記「フォトリソグラフィ法」とは、所定の光(フィルム体を構成する光重合性組成物により適宜選択される。)を用いて所望のコア部パターンをフィルム体に露光し、フィルム体を構成する光重合性組成物の所望部分を硬化させ、その後、上記光が照射されずに硬化されなかった部分を除去する工程を備える方法をいう。
具体的にこの工程を説明すると、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して所定の光をフィルム体に照射し、フォトマスクのパターンを通して光が照射された箇所のみを硬化させる。その後、硬化していない部分を、現像剤を用いて除去することにより、下部クラッド部上に所定形状にパターニングされたコア部が形成される。
このように、溶剤を含んでおらず実質的に固体で流動性の無いフィルム体を用いてコア部を形成するため、従来のようにコア部の形状が崩れたりせず、長尺方向(光の伝搬方向)に対して垂直な断面の形状が略長方形又は略正方形である正確なパターンを有するコア部を形成することができる。
また、このフィルム体は表面粘着性を有していないため、光を照射する際には、フォトマスクをフィルム体上に直接配置することができる。この場合、より正確なパターンを有するコア部を形成することができるため好ましい。
上記上部クラッド部用組成物については、前記下部クラッド部用組成物の説明をそのまま適用することができる。また、上部クラッド部用組成物及び下部クラッド部用組成物におけるクラッド部用光重合性化合物及び重合開始剤は、それぞれ同様のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
この上部クラッド部用組成物の塗工方法については、前記の説明をそのまま適用することができる。
[1]光導波路用材料
(1)光導波路用材料の製造
実施例1
図1を用いて、実施例1の光導波路用材料1の製造方法を説明する。尚、図1は光導波路用材料の断面を説明する模式図である。
エポキシ系化合物[芳香族エポキシ系化合物(ジャパンエポキシレジン株式会社製、品名「エピコート1001」)44.5質量%、脂環式エポキシ系化合物(ダイセル化学工業株式会社製、品名「EHPE3150」)55.0質量%]及び重合開始剤(酸発生剤、旭電化工業株式会社製、品名「SP172」)0.5質量%を含む光重合性組成物と、溶剤(メチルエチルケトン)とを混合し、溶解させて混合溶液(固形分;78%)を調製し、その後、得られた混合溶液を支持体12(PET製フィルム、厚さ;38μm)上にキャスティング法(ギャップ;130μm)により塗工し、次いで、加熱乾燥(条件;35℃×60分間)を行い溶剤を除去することによりフィルム体11を形成し、剥離可能な支持体12と、この支持体12上に形成されたフィルム体11とを備える光導波路用材料1を製造した。
また、得られた光導波路用材料1において、室温(25℃)にて、フィルム体11の表面に1cm幅のPETフィルムを貼り付け、このPETフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の引き剥がし強度を測定した結果、この引き剥がし強度は0.1kN/mと小さく、光導波路用材料1のフィルム体11は表面粘着性を有していないことが確認できた。
更に、フィルム体11の表面(支持体が形成されていない側)をエポキシ樹脂製の基板上に、温度70℃×1分の条件で加熱して密着させ、支持体12を剥離した後、フィルム体の支持体が剥離された側の面の引き剥がし強度を同様にして測定した結果、この引き剥がし強度は0.1kN/mと小さく、フィルム体11の支持体12が形成されていた面においても、表面粘着性を有していないことが確認できた。
上記(1)で得られた実施例1の光導波路用材料を用いて、フォトリソグラフィ法により形成されたコア部を備えるリッジ型光導波路を形成し、コア部の長尺方向に対して垂直な断面の形状を評価した。
(2−1)試験片(リッジ型光導波路)の製造
まず、基体(シリコン基板)3上に形成されたエポキシ樹脂からなるクラッド部2上に、実施例1の光導波路用材料1を、フィルム体11側がクラッド部2側になるように配置した(図2の工程1参照)。
その後、温度40〜50℃、圧力5MPaの条件でフィルム体11のみをクラッド部2上にラミネートし、温度50℃×30分間の条件で乾燥した(図2の工程2参照)。
次いで、所定パターン(線幅;約50μm)が形成されたフォトマスク5を直接フィルム体11上に配置し、露光[露光量;500mJ/cm2、光源;紫外線ランプ(超高圧水銀灯)、露光時間;約2分間]を行った(図2の工程3参照)。
その後、温度80℃×30分間の条件でポストベイクし、2−メトキシエタノールを用いて現像(30秒×2回)し、イソプロピルアルコール(IPA)にて洗浄し、コア部4を形成した(図2の工程4参照)。
次いで、温度150℃×1時間の条件で本キュアし、基体3と、基体3上に形成されたクラッド部2と、クラッド部2上に形成されたコア部4とを備える試験片(リッジ型光導波路)を製造した。
その後、所定パターン(線幅;約50μm)が形成されたフォトマスクを約500μm離して露光(露光量;2500mJ/cm2、光源;紫外線ランプ(超高圧水銀灯)、露光時間;約8分間)を行った。ここでの露光条件は、線幅が約50μmのフォトマスクに対して、約50μmのパターンを形成するのに最適な露光条件である。
次いで、2−メトキシエタノールを用いて現像(30秒×2回)し、イソプロピルアルコール(IPA)にて洗浄し、コア部を形成した。
その後、温度150℃×1時間の条件で本キュアし、基体と、基体上に形成されたクラッド部と、クラッド部上に形成されたコア部とを備える比較用の試験片(リッジ型光導波路)を製造した。
尚、上記液状の光重合性組成物は、エポキシ系化合物[芳香族エポキシ系化合物(ジャパンエポキシレジン株式会社製、品名「エピコート806」)17.0質量%、脂環式エポキシ系化合物〔ダイセル化学工業株式会社製、品名「セロキサイド2021P」(82.5質量%)〕及び重合開始剤(酸発生剤、旭電化工業株式会社製、品名「SP172」)0.5質量%を含むものである。
上記(2−1)で得られた各試験片におけるコア部の長尺方向に対して垂直な断面形状をSEM(走査型電子顕微鏡)により観察した。その観察結果を図3及び図4(比較用)に示す。
図4によれば、液状の光重合性組成物をクラッド部上に直接塗工し、間接露光によりコア部が形成された比較用の試験片のコア部の断面は、角部がテーパ状となっており且つ形状がぼやけてしまっており、正確なパターンがコア部に付与されていなかった。
一方、図3によれば、本実施例の光導波路用材料を用いてフィルム体をクラッド部上にラミネートし、フォトマスクを直接配置した接触露光によりコア部が形成された試験片のコア部の断面は、形状がはっきりしており、正確なパターンがコア部に付与されていた。このことから、本実施例の光導波路用材料によれば、この光導波路用材料を構成するフィルム体は、溶剤を含んでおらず実質的に固体で流動性が無く、且つ表面粘着性を有していないため、正確なパターンを有するコア部を形成できることが分かった。そのため、伝送ロスの少ない光導波路を得ることができ、更には、光重合性組成物をクラッド部や基体上に容易に配置することができるため、光導波路の生産効率を大幅に向上させることができる。
図5は、本発明の光導波路構造付きデバイスの一例の断面を模式的に示す図である。また、図6は、図5におけるA−A断面を模式的に示す図である。この光導波路構造付きデバイス100は、光導波路構造10、多層セラミック配線基板30、光学素子61及び62、光路変換部71及び72、及び、導体部81及び82等を備える。
これらの各光学素子は、図示しない外部回路からの電気信号を受けて発光素子61で光信号へ変換され、発光素子61から光信号として発せられた光はコア部4内を透過して受光素子62で受光される。受光素子62で受光された光信号は受光素子62により電気信号へ変換され、図示しない外部回路へと伝達されることとなる。
更に、導体部として、発光素子61及び受光素子62とを図示しない電気回路へ接続するための導体部81と、光導波路構造付きデバイスを図示しないプリント配線板等に搭載するための接続端子である導体部82と、を備える。これら導体部81及び82は金、銀、銅、ハンダ、アルミニウム、ニッケル及びこれらの合金等からなる。
上記[3]で説明した本発明の光導波路構造付きデバイスの一例の製造方法を以下に説明する。尚、以下の製造方法の説明においては便宜上、各部は製造後における光導波路構造付きデバイスの符号を用いて説明する。
(1)多層セラミック配線基板30
予め焼結された多層セラミック配線板30を用意した。多層セラミック配線基板の構成については上記[3]における通りである。
多層セラミック配線板30の一面に、ドライフィルム(メッキレジスト)を付け、露光、現像によりパッドを形成する以外の所をドライフィルムで保護した後、金メッキを行い、最後にドライフィルム(メッキレジスト)を剥離することにより、光路変換部用パッド711及び721、並びに、位置決め基準パッド91を形成した(図7における工程1参照)。尚、位置決め基準パッド91と、光路変換部を形成するための光路変換部用パッド711及び721となる金からなる薄膜が、剥離シートの表面に剥離可能に保持された転写フィルムを用意し、この転写フィルムを多層セラミック配線基板の表面に転写して形成することも可能である。
ワイヤボンディング装置に設けられたキャピラリ内に金ワイヤを供給し、この金ワイヤの先端部を塊状にする。その後、キャピラリを光路変換部用パッド711へ押しつけると同時に、キャピラリ先端部により押圧し、四角錐形状の光路変換部71を形成した。同様にして、光路変換部用パッド721上に、光路変換部71と向き合う略45゜の傾斜面を備える四角錐形状の光路変換部72を形成した。尚、この光路変換部71及び72の形成に際しては、映像手段を用いて位置決め基準91の座標に基づき、所望の位置に正確に形成した(図7における工程2参照)。尚、パッド部に金属の塊状物を押しつけた後、型押し治具を用いてこの金属の塊状物を所定形状に成形してもよい。
エポキシ系化合物[脂環式エポキシ系化合物(ダイセル化学工業株式会社製、品名「EHPE3150」)99.5質量%及び重合開始剤(酸発生剤、旭電化工業株式会社製、品名「SP172」)0.5質量%]を含むクラッド部形成用光重合性組成物を、多層セラミック配線板30上にスピンコート法により塗工した。
その後、露光(露光量;2000mJ/cm2、光源;紫外線ランプ、露光時間;約7分間)を行って硬化させ、下部クラッド部21を形成した(図7における工程3参照)。
上記(4)で形成した下部クラッド部21上に、前記実施例1の光導波路用材料を、フィルム体11側が下部クラッド部21側になるように配置し、温度40〜50℃、圧力5MPaの条件でフィルム体11のみを下部クラッド部21上にラミネートし、温度50℃×30分間の条件で乾燥した(図7の工程4参照)。
上記フィルム体11上に、所定パターン(線幅;約50μm)が形成されたフォトマスク5を直接配置し、露光(露光量;500mJ/cm2、光源;紫外線ランプ、露光時間;約2分間)を行い、温度80℃×30分間の条件でポストベイクした。次いで、2−メトキシエタノールを用いて現像(30秒×2回)し、イソプロピルアルコール(IPA)にて洗浄し、コア部4を形成した(図8の工程5参照)。
上記(4)で用いたクラッド部形成用光重合性組成物と同様のものを、下部クラッド部21及びコア部4上にスピンコート法により塗工した。その後、露光(露光量;2000mJ/cm2、光源;紫外線ランプ、露光時間;約7分間)を行って硬化させ、上部クラッド部22を形成した(図8における工程6参照)。
上記(7)で形成した上部クラッド部22表面に、ドライフィルム(メッキレジスト)を付け、露光・現像によりパッドを形成する以外の所をドライフィルムで保護した後、金メッキを行い、最後にドライフィルム(メッキレジスト)を剥離することにより、導体部81及び位置決め基準パッド92を形成した(図8における工程7参照)。尚、導体部81及び位置決め基準パッド92となる金からなる薄膜が、剥離シートの表面に剥離可能に保持された転写フィルムを用意し、その後、上記と同様に映像手段を用いて位置決め基準91に基づいて決定された位置に、この転写フィルムを上部クラッド部22の表面に転写し形成することも可能である。
上記と同様に映像手段を用い位置決め基準92に基づき、導電部81上であって目的とする位置に正確に発光素子61を載置し、予め発光素子61の一面に設けられたハンダにより導体部81と接続した。同様に位置決め基準92に基づき、受光素子62を載置し、同様にハンダにより接続し、本発明の光導波路構造付きデバイス100を得た(図8における工程8参照)。尚、得られたコア部4とクラッド部2との屈折率差(コア部−クラッド部)は850nmの近赤外光に対し1.9%、589nmのNa−D線に対し2.0%であった。
Claims (11)
- 剥離可能な支持体と、該支持体上に形成され、表面粘着性を有しておらず且つ光重合性組成物からなるフィルム体と、を備えることを特徴とする光導波路用材料。
- 剥離可能な支持体と、該支持体上に形成され、光重合性組成物からなるフィルム体と、を備え、
室温にて、該フィルム体の表面に1cm幅のポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付け、該ポリエチレンテレフタレートフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の該フィルム体の引き剥がし強度が、0.3kN/m以下であることを特徴とする光導波路用材料。 - 上記フィルム体の表面を基板上に密着させ、上記支持体を剥離した後、室温にて、該フィルム体の該支持体が剥離された面に1cm幅のポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付け、該ポリエチレンテレフタレートフィルムを90度方向に50mm/分で引き剥がした際の該フィルム体の引き剥がし強度が、0.3kN/m以下である請求項1又は2に記載の光導波路用材料。
- 上記フィルム体がキャスティング法により形成された請求項1乃至3のいずれかに記載の光導波路用材料。
- 上記光重合性組成物は、光重合性化合物と、重合開始剤と、を含有する請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路用材料。
- 上記光重合性化合物がエポキシ系化合物である請求項5に記載の光導波路用材料。
- 上記光重合性化合物がアクリル系化合物である請求項5に記載の光導波路用材料。
- 上記光重合性化合物と、上記重合開始剤との質量比(光重合性化合物/重合開始剤)が、100/0.05〜100/10である請求項5乃至7のいずれかに記載の光導波路用材料。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の光導波路用材料を構成するフィルム体が硬化されてなり且つ光が伝搬するコア部と、上記コア部を取り囲むクラッド部と、を有する光導波路構造を備えることを特徴とする光導波路構造付きデバイス。
- 上記コア部の長尺方向に対して垂直な断面の形状が略長方形又は略正方形である請求項9に記載の光導波路構造付きデバイス。
- 光が伝搬するコア部と、上部クラッド部及び下部クラッド部を備え且つ該コア部を取り囲むクラッド部と、を有する光導波路構造を備える光導波路構造付きデバイスの製造方法において、
上記下部クラッド部を形成する下部クラッド部形成工程と、
該下部クラッド部上に、請求項1乃至8のいずれかに記載の光導波路用材料を構成するフィルム体をラミネートするラミネート工程と、
フォトリソグラフィ法によりコア部を形成するコア部形成工程と、
該コア部及び上記下部クラッド部の各表面に、上部クラッド部を形成する上部クラッド部形成工程と、を備えることを特徴とする光導波路構造付きデバイスの製造方法。
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