JP2005350562A - ポリマー光導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】基板にカール（弯曲）が生じず、また、多層化に際してポリイミド層にソルベント・クラックの生じない信頼性にすぐれるポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えたポリマー光導波路を提供。
【解決手段】基板上にポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えたポリマー光導波路において、コア層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第１のポリイミドからなり、クラッド層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第２のポリイミドからなり、第１のポリイミドが第２のポリイミドよりも高い屈折率を有するポリマー光導波路。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリマー光導波路に関し、詳しくは、基板上に共にポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えており、基板に反りが生じず、また、多層化した際にポリイミドにクラッドの生じない信頼性にすぐれたポリマー光導波路に関する。

近年、急速に関心の高まりつつある光通信において、重要な光部品として、光分岐結合器（光カプラ）、光合分波器、光アイソレータ、光ファイバーアンプ等があるが、最近では、導波路型素子が有望視されている。現在、最も高性能で信頼性の高い受動型光導波路素子はガラス導波路であるが、製造工程に１０００℃以上での高温プロセスを含む等、工程に問題がある。

そこで、コア層やクラッド層にポリマー材料を用いるポリマー光導波路が、最近、数多く提案されている。なかでも、透明性、高耐熱性、低吸湿性等のすぐれた性質を備えていることから、含フッ素ポリイミド樹脂が光導波路用ポリマー材料として脚光を浴びており、このような含フッ素ポリイミド樹脂を用いるポリマー光導波路の製造が種々提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

フッ素化ポリイミド以外のポリマー材料を用いたポリマー光導波路としては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、紫外線硬化型樹脂等をコア層に用いた光導波路が提案されている。これらポリマー光導波路の一部は、既に、光ファイバー部品の分野においては、コンパクトな代替部品として、また、石英系光導波路の分野においては、より低価格な代替部品として、それぞれ実用化が進んでいる。更に、ポリマー系光導波路は、ポリマー特有の低温加工性や機械的柔軟性を活かして、光通信のキーデバイスとして、用途拡大が進んでいる（例えば、非特許文献１参照）。

上述したポリメチルメタクリレート等のポリマー材料は、低価格であり、しかも、加工も容易であるので、光導波路の大面積化や低コスト化を図ることができるのみならず、ポリマー材料に機能性化合物を配合したり、また、ポリマー骨格に官能基を導入すれば、機能性光導波路の実現が期待できる。また、ポリマー材料は、石英に比べて、熱光学定数や電気光学定数が大きいので、このようなポリマー材料を光スイッチに適用すれば、低消費電力化も期待される。

しかしながら、ポリメチルメタクリレートは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃程度と低いので、加工中に熱によって軟化するおそれがある。更に、ポリメチルメタクリレートは、単独では、屈折率を制御できないという問題も有している。一方、フッ素化ポリイミドは、通信波長帯（１．３μｍ、１．５５μｍ）においては、透明性にすぐれるものの、その線膨張係数が高いので、シリコンウエハや合成石英基板上に導波層を形成すれば、基板を歪ませ、又はポリイミドからなる層が大きい内部応力を有することとなり、また、このように内部応力を有するポリイミドの層の上に更にポリイミド層を形成すべく、その前駆体であるポリアミド酸の溶液を塗布すれば、その溶媒に起因して、そのポリイミド層にクラック（スルベント・クラック）が生じるので、多層化し難い問題があった。
社団法人高分子学会編「ポリマーフロンティア２１シリーズ第２０号」（（株）エヌ・ティー・エス社発行）、第１５３〜１６１頁）

本発明は、ポリマー光導波路における上述した問題を解決するためになされたものであって、コア層とクラッド層を形成するポリイミドの線膨張係数とガラス基板やケイ素基板との線膨張係数の差が小さく、その結果、基板にカール（弯曲）が生じず、また、多層化に際して、ポリイミドの層にポリアミド酸の溶液を塗布しても、上記クラックの生じない信頼性にすぐれるポリマー光導波路を提供することを目的とする。

本発明によれば、基板上に共にポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えたポリマー光導波路において、コア層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第１のポリイミドからなり、クラッド層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第２のポリイミドからなり、第１のポリイミドが第２のポリイミドよりも高い屈折率を有するものであることを特徴とするポリマー光導波路が提供される。

本発明による光導波路は、基板上に形成されるコア層とクラック層がいずれも２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合させて得られるポリイミドからなる。ここに、このようなポリイミドは、その線膨張係数が小さく、ガラス基板やケイ素基板の線膨張係数との差が小さいので、これらの基板上にそのようなポリイミドからなるクラック層やコア層を形成した際に、基板のカール（弯曲）がなく、また、多層化した際にもポリイミドからなる層にクラックが生じず、かくして、信頼性の高いポリマー光導波路を得ることができる。

一般に、光学材料としてポリイミドを用いるポリマー光導波路は、屈折率の高いポリイミドからなるコア層を屈折率の低いポリイミドからなるクラッド層で被覆してなり、例えば、埋め込み型光導波路は、適宜の基板上の下部クラッド層の上にコア層を形成し、上部クラッド層にてこのコア層と共に下部クラッド層を被覆してなるものである。

本発明の光導波路においては、このような基板上に共にポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えたポリマー光導波路において、コア層が次式（II）

で表される２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第１のポリイミドからなり、クラッド層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第２のポリイミドからなり、第１のポリイミドが第２のポリイミドよりも高い屈折率を有するように選ばれる。上記第１のポリイミドを得るための芳香族ジアミンと第２のポリイミドを得るための芳香族ジアミンは、同じじでもよく，異なっていてもよい。

本発明において、コア層又はクラッド層として用いるポリイミドは、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを常法に従って重縮合させることによって得ることができる。

本発明において、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物以外の芳香族テトラカルボン酸二無水物（第２の芳香族テトラカルボン酸二無水物）としては、例えば、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物等を挙げることができる。これらのなかでは、例えば、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物が好ましく用いられる。これらの芳香族テトラカルボン酸二無水物は単独で、又は２種以上の混合物として用いられる。

本発明において、コア層又はクラッド層の形成に際して、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と第２の芳香族テトラカルボン酸二無水物を併用するときは、これらの芳香族テトラカルボン酸二無水物の合計量において、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を６０モル％以上用いることが好ましい。

他方、上記芳香族ジアミンとしては、例えば、２，２’−ビス（４−アミノフェニル) プロパン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−アミノフェニルスルホニル) ベンゼン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシフェニル) プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシフェニル) ヘキサフルオロプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，２’−ビス（トリブロモメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリクロロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリヨードメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジエチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジプロピル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジイソプロピル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジ−ｔ−ブチル−４，４’−ジアミノビフェニル等も用いられるが、特に、本発明によれば、一般式（Ｉ）

(式中、Ｘはトリフルオロメチル基、メチル基又はハロゲン原子を示す。)
で表される芳香族ジアミン（第１の芳香族ジアミン）が好ましく用いられる。上記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素を挙げることができる。

このような第１の芳香族ジアミンとしては、例えば、２，２’−ジブロモ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジクロロ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジフルオロ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジヨード−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル等を挙げることができる。これらのなかでも、本発明によれば、第１の芳香族ジアミンとしては、特に、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニルが好ましく用いられる。

本発明において、コア層又はクラッド層の形成に際して、上記一般式（Ｉ）で表される第１の芳香族ジアミンとこれ以外の芳香族ジアミン（第２の芳香族ジアミン）とを併用するときは、これらの芳香族ジアミンの合計量において、第１の芳香族ジアミンを６０モル％以上用いることが好ましい。

本発明においては、このように、コア層とクラッド層のいずれも、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られるポリイミドからなるが、コア層を形成するポリイミドがクラッド層を形成するポリイミドよりも高い屈折率を有するように上記第２の芳香族テトラカルボン酸二無水物や第２の芳香族ジアミンが上記範囲内で適宜に選択して用いられる。

このような観点から、本発明によれば、コア層を２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と前記一般式（Ｉ）で表される第１の芳香族ジアミン、好ましくは、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニルとの重縮合によって得られるポリイミドから形成すると共に、クラッド層を２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と第２の芳香族テトラカルボン酸二無水物、好ましくは、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物と前記一般式（Ｉ）で表される第１の芳香族ジアミン、好ましくは、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニルとの重縮合によって得られるポリイミドから形成することが特に好ましい。但し、コア層を形成するためのポリイミドの製造に用いる第１の芳香族ジアミンとクラッド層を形成するためのポリイミドの製造に用いる第１の芳香族ジアミンは、同じでも異なっていてもよい。

このように、コア層又はクラッド層として用いるポリイミドは、上述したように、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを常圧下、適宜の有機溶媒中、必要に応じて、加熱下に重縮合させることによって、先ず、生成したポリアミド酸が上記有機溶媒に溶解している溶液を得、次いで、この溶液を１００〜３００℃の範囲の温度に加熱し、溶媒を揮散させると共に、上記ポリアミド酸を閉環、イミド化させることによって得ることができる。上記有機溶媒としては、通常、Ｎ−メチル−２−ピロリドンやジメチルアセトアミドが好ましく用いられる。ポリアミド酸をこのように熱的にイミド化する方法に代えて、必要に応じて、無水酢酸等のイミド化剤を用いて、ポリアミド酸を化学的にイミド化させることもできる。上述したようにして得られるポリアミド酸は、通常、１０００〜１０００００、好ましくは、５０００〜５００００の範囲の数平均分子量を有する。

本発明によれば、このように、２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを適宜の有機溶媒中で重縮合反応させることによって、ポリアミド酸を溶液として得ることができ、そこで、このポリアミド酸溶液を、必要に応じて、希釈し、又は濃縮した後、基板上に塗布した後、加熱乾燥し、ポリアミド酸をイミド化させることによって、ポリイミドからなるクラッド層を形成することができる。また、上記このポリアミド酸溶液を、必要に応じて、希釈し、又は濃縮した後、このようなクラッド層上に塗布した後、加熱乾燥し、ポリアミド酸をイミド化させることによって、ポリイミド層を形成し、次いで、このポリイミド層に常法に従ってフォトリソグラフィーとドライエッチング手法を適用して加工することによって、ポリイミドからなるコア層を金属箔上に形成させることができる。

本発明による光導波路は、コア層とクラッド層に上述したようなポリイミドを用いる以外は、従来より知られているポリマー光導波路の製造方法に従って得ることができる。例えば、図１に示すように、埋め込み型光導波路を例にとって説明すれば、（Ａ）に示すように、先ず、適宜の基板１、例えば、合成石英ガラス板上にポリイミド膜を製膜して、下部クラッド層２とする。次に、（Ｂ）に示すように、この下部クラッド層２上に下部クラッド層よりも屈折率の高いポリイミド膜３を製膜する。この後、このポリイミド膜３にフォトリソグラフィーによるパターニングとドライエッチング、例えば、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）等を行って、（Ｃ）に示すように、導波層となる矩形状のコア層４を形成する。最後に、（Ｄ）に示すように、コア層４と前記下部クラッド層２の上にコア層よりも屈折率の低いポリイミドからなる上部クラッド層５を形成すれば、埋め込み型光導波路を得ることができる。

更に、本発明によれば、一般に樹脂組成物に用いる種々の充填剤を光導波路としての特性を損なわない範囲でポリイミドに配合してもよい。そのような充填剤として、例えば、グラファイト、カーボランダム、ケイ石粉、二硫化モリブデン、フッ素系樹脂等の耐摩耗性向上剤、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強剤、三酸化アンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の難燃性向上剤、クレー、マイカ等の電気的特性向上剤、アスベスト、シリカ、グラファイト等の耐トラッキング向上剤、硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カルシウム等の耐酸性向上剤、鉄粉、亜鉛粉、アルミニウム粉、銅粉等の熱伝導度向上剤、ガラスビーズ、ガラス球、タルク、ケイ藻度、アルミナ、シラスバルン、水和アルミナ、金属酸化物、着色料等を挙げることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

参考例１
（コア層用ポリイミドの合成）
メカニカルスターラーとシリカゲル管を取り付けた２００ｍＬ容量セパラブルフラスコに２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＤＣＢＰＤＡ）４．００ｇ（１１ミリモル）と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＢ）３．５３ｇ（１１ミリモル）を仕込んだ。２００〜３００ｒｐｍで攪拌しながら、これにＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１７．５７ｇを投入した。上記芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンは５分程度で完全にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、均一な黄色溶液を得た。発熱が観察され、約２時間攪拌を続けたとき、粘度の大幅な上昇が観察された。粘度の上昇に伴い、攪拌速度を徐々に低下させ、最終的には１０ｒｐｍとした。反応終了後、反応混合物にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１２．５６ｇを追加して希釈し、固形分濃度２０重量％のポリアミド酸溶液を得た。

このポリアミド酸溶液をガラス板上ヘスピンコートし、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間加熱し、ポリアミド酸をイミド化させて、厚み１０μｍのポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの屈折率をプリズムカプラー（６３３ｎｍ光）により測定したところ、ＴＥは１．６２１、ＴＭは１．５４７であった。また、５０℃から２５０℃までの線膨張係数をＴＭＡ分析によって求めたところ、８．４ｐｐｍであった。

参考例２
（クラッド層用ポリイミドの合成）
メカニカルスターラーとシリカゲル管を取り付けた２００ｍＬ容量セパラブルフラスコに２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＤＣＢＰＤＡ）３．１９ｇ（８．８ミリモル）と２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）０．９８ｇ（２．２ミリモル）と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＢ）３．５３ｇ（１１ミリモル）を仕込んだ。２００〜３００ｒｐｍで攪拌しながら、これにＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２２．６１ｇを投入した。上記芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンは５分程度で完全にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、均一な黄色溶液を得た。発熱が観察され、約２時間攪拌を続けたとき、粘度の大幅な上昇が観察された。粘度の上昇に伴い、攪拌速度を徐々に低下させ、最終的には１０ｒｐｍとした。反応終了後、反応混合物にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１６．１５ｇを追加して希釈し、固形分濃度２０重量％のポリアミド酸溶液を得た。

このポリアミド酸溶液をガラス板上ヘスピンコートし、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間加熱し、ポリアミド酸をイミド化させて、厚み１０μｍのポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの屈折率をプリズムカプラー（６３３ｎｍ光）により測定したところ、ＴＥは１．６０５、ＴＭは１．５４４であった。また、５０℃から２５０℃までの線膨張係数をＴＭＡ分析によって求めたところ、１０．０ｐｐｍであった。

実施例１
参考例２で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例２におけると同様にして、厚さ０．５ｍｍの６インチシリコンウエハ基板上に厚み１０μｍの下部クラッド層を形成した。次いで、参考例１で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例１におけると同様にして、上記下部クラッド層上に厚み８μｍのポリイミド層を形成した。この時点ではシリコンウエハに反りは観察されず、また、下部クラッド層にもクラックは観察されなかった。

引き続き、常法に従って、上記ポリイミド層にフォトリソグラフイーとドライエッチングの手法を適用して、断面の大きさ８×８μｍのコアを形成した。更に、参考例２で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例２におけると同様にして、上記下部クラッド層上にこれと同じポリイミドにて厚み１５μｍの上部クラッド層を形成し、かくして、埋め込み型導波路を作製した。波長１．５５μｍでの損失をカットバック法にて評価したところ、伝搬損失は１．０ｄＢ／ｃｍであった。

参考例３
（比較例のためのクラッド層用ポリイミドの合成）
メカニカルスターラーとシリカゲル管を取り付けた２００ｍＬ容量セパラブルフラスコに２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）４．８９ｇ（１１ミリモル）と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＢ）３．５３ｇ（１１ミリモル）を仕込んだ。２００〜３００ｒｐｍで攪拌しながら、これにＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２２．６１ｇを投入した。上記芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンは５分程度で完全にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、均一な黄色溶液を得た。発熱が観察され、約２時間攪拌を続けたとき、粘度の大幅な上昇が観察された。粘度の上昇に伴い、攪拌速度を徐々に低下させ、最終的には１０ｒｐｍとした。反応終了後、反応混合物にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１４．０２ｇを追加して希釈し、固形分濃度２０重量％のポリアミド酸溶液を得た。

このポリアミド酸溶液をガラス板上ヘスピンコートし、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間加熱し、ポリアミド酸をイミド化させて、厚み１０μｍのポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの屈折率をプリズムカプラー（６３３ｎｍ光）により測定したところ、ＴＥは１．５４４、ＴＭは１．５３３であった。また、５０℃から２５０℃までの線膨張係数をＴＭＡ分析によって求めたところ、５２ｐｐｍであった。

参考例４
（比較例のためのコア層用ポリイミドの合成）
メカニカルスターラーとシリカゲル管を取り付けた２００ｍＬ容量セパラブルフラスコに２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）４．８９ｇ（１１ミリモル）と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）０．４４１ｇ（２．２ミリモル）と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（ＴＦＭＢ）２．８２ｇ（８．８ミリモル）を仕込んだ。２００〜３００ｒｐｍで攪拌しながら、これにＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１９．０ｇを投入した。上記芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンは５分程度で完全にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、均一な黄色溶液を得た。発熱が観察され、約２時間攪拌を続けたとき、粘度の大幅な上昇が観察された。粘度の上昇に伴い、攪拌速度を徐々に低下させ、最終的には１０ｒｐｍとした。反応終了後、反応混合物にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１３．５８ｇを追加して希釈し、固形分濃度２０重量％のポリアミド酸溶液を得た。

このポリアミド酸溶液をガラス板上ヘスピンコートし、窒素雰囲気下、３５０℃で１時間加熱し、ポリアミド酸をイミド化させて、厚み１０μｍのポリイミドフィルムを得た。このポリイミドフィルムの屈折率をプリズムカプラー（６３３ｎｍ光）により測定したところ、ＴＥは１．５６３、ＴＭは１．５５４であった。また、５０℃から２５０℃までの線膨張係数をＴＭＡ分析によって求めたところ、５０ｐｐｍであった。

比較例１
参考例３で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例３におけると同様にして、厚さ０．５ｍｍの６インチシリコンウエハ基板上に厚み１０μｍの下部クラッド層を形成した。次いで、参考例４で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例４におけると同様にして、上記下部クラッド層上に厚み８μｍのポリイミド層を形成した。この時点ではシリコンウエハを観察したところ、ポリイミド層側に引張応力がかかっており、シリコンウエハに反りが生じていることが観察された。

引き続き、常法に従って、上記ポリイミド層にフォトリソグラフイーとドライエッチングの手法を適用して、断面の大きさ８×８μｍのコアを形成した。更に、参考例３で得たポリアミド酸溶液を用いて、参考例３におけると同様にして、上記下部クラッド層上にこれと同じポリイミドにて厚み１５μｍの上部クラッド層を形成し、かくして、埋め込み型導波路を作製した。この時点で基板を観察したところ、コア層とクラッド層にパターンを起点としてクラックが生じていることが認められた。この光導波路について、波長１．５５μｍにおける損失をカットバック法にて評価したところ、伝搬損失は３．０ｄＢ／ｃｍ以上であった。

本発明の光導波路を製造するための工程を示す図である。

符号の説明

１…基板
２…下部クラッド層
３…ポリイミド膜
４…コア層
５…上部クラッド層

Claims (5)

1. 基板上に共にポリイミドからなるコア層とクラッド層とを備えたポリマー光導波路において、コア層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第１のポリイミドからなり、クラッド層が２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを重縮合して得られる第２のポリイミドからなり、第１のポリイミドが第２のポリイミドよりも高い屈折率を有するものであることを特徴とするポリマー光導波路。
2. 芳香族ジアミンが一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｘはトリフルオロメチル基、メチル基又はハロゲン原子を示す。）
   で表されるものを含む請求項１に記載のポリマー光導波路。
3. 第１のポリイミドが２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｘはトリフルオロメチル基、メチル基又はハロゲン原子を示す。）
   で表される芳香族ジアミンとを重縮合して得られるものであり、第２のポリイミドが２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と上記一般式（Ｉ）で表される芳香族ジアミンとを重縮合して得られるものである請求項１に記載のポリマー光導波路。
4. 第２のポリイミドが２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物と上記一般式（Ｉ）で表される芳香族ジアミンとを重縮合して得られるものである請求項３に記載のポリマー光導波路。
5. 第１のポリイミドが２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニルとを重縮合して得られるものであり、第２のポリイミドが２，２’−ジクロロ−４，４’，５，５’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物とを重縮合して得られるものである請求項１に記載のポリマー光導波路。
   
   

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