JP2006184801A - Optical waveguide and its manufacturing method - Google Patents

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正己 青木
Takahiro Matsuse
貴裕 松瀬
Hideki Kitano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide and its manufacturing method with which lead time to a production phase is reduced and the cost is also reduced by eliminating the design and the production in accordance with an individual case during mounting operations. <P>SOLUTION: The optical waveguide includes a clad layer and a core layer and signal light beams are made incident, propagated and emitted via the core layer. At least a portion of the core layer is formed of a plurality of layers. The manufacturing method is for the optical waveguide, in which the clad layer is made of a bottom clad layer 2A, an intermediate clad layer 2B and a top clad layer 2C. The manufacturing method includes a step in which a mold is pressed onto the coated bottom clad layer to form a groove section and a first core layer 1A is coated in the groove section, a step in which a step is repeated equal to once or more to form a second core layer in the coated intermediate clad layer on the bottom clad layer, to form a second core layer having at least one layer, and a step in that the top section clad layer is coated on the intermediate clad layer being formed on which the second core layer is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は光導波路およびその製造方法に関し、詳しくは、配線板、特には、電気配線と光配線との併用により構成される電気・光混載配線板において、電気配線部とともに配設されて用いられる光導波路およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention is used with a wiring board, in particular, an electric / optical mixed wiring board configured by using both electric wiring and optical wiring together with an electric wiring portion. The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the same.

近年、電子機器内の電気配線板においては、信号の伝送速度向上を目的として、光配線の技術が導入されてきている。具体的には、配線板内に光配線として光導波路が適用され、電気配線層と積層して使用されている。このような、電気配線と光配線との混載により構成された配線板は、一般に、電気・光混載配線板と呼ばれる。   2. Description of the Related Art In recent years, an optical wiring technique has been introduced in an electric wiring board in an electronic device for the purpose of improving a signal transmission speed. Specifically, an optical waveguide is applied as an optical wiring in the wiring board, and is used by being laminated with an electric wiring layer. Such a wiring board configured by mixing electrical wiring and optical wiring is generally called an electrical / optical mixed wiring board.

かかる電気・光混載配線板に関しては、これまでに種々検討がなされてきており、例えば、特許文献1には、高密度実装または小型化が可能で、しかも光部品の実装が電気部品の実装と同じ方法で行える光・電気配線基板の実現を目的として、電気配線が埋設された電気配線基板と、光導波路が埋設された光基板とが積層された光・電気配線基板において、光基板を、電気配線基板に形成された柱状導電性ガイドにより貫通させる技術が記載されている。また、特許文献2、3等にも、電気・光混載配線板に係る改良技術が開示されている。
特開2000−340906号公報(特許請求の範囲等) 特開2003−287637号公報(特許請求の範囲等) 特開2004−163722号公報(特許請求の範囲等)
Various studies have so far been made on such an electric / optical mixed wiring board. For example, Patent Document 1 discloses that high-density mounting or miniaturization is possible, and that mounting of optical components is mounting of electrical components. For the purpose of realizing an optical / electrical wiring board that can be performed by the same method, an optical / electrical wiring board in which an electric wiring board in which electric wiring is embedded and an optical substrate in which an optical waveguide is embedded is laminated, A technique for penetrating through a columnar conductive guide formed on an electric wiring board is described. Further, Patent Documents 2, 3 and the like also disclose improved techniques related to the electric / optical mixed wiring board.
JP 2000-340906 A (Claims etc.) JP 2003-287737 A (Claims etc.) JP 2004-163722 A (Claims etc.)

従来、上記のような電気・光混載配線板において用いられる光導波路は、直線状やY字分岐状等のコアパターンを予め設計することにより製品化されていた。従って、実際の配線板において発光素子や受光素子等の実装用に使用する場合には、これら素子の実装位置、実装方向、実装個数等が千差万別であるために、それぞれの使い方に合わせて設計、製造を行う必要があり、製品化までのリードタイム、コスト面で不利であるという問題があった。   Conventionally, optical waveguides used in the above-mentioned mixed electrical / optical wiring board have been commercialized by designing a core pattern such as a straight line or a Y-shaped branch in advance. Therefore, when using the actual wiring board for mounting light-emitting elements, light-receiving elements, etc., the mounting position, mounting direction, number of mounted elements, etc. vary widely. Therefore, there is a problem in that it is disadvantageous in terms of lead time to commercialization and cost.

そこで本発明の目的は、上記問題を解決して、実装時における個々のケースに応じた設計、製造の必要をなくすことにより、製品化までのリードタイムを短縮し、かつ、コストの低減を図ることができる光導波路およびその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and eliminate the need for designing and manufacturing according to individual cases at the time of mounting, thereby shortening the lead time to commercialization and reducing the cost. An object of the present invention is to provide an optical waveguide that can be manufactured and a method of manufacturing the same.

本発明者らは鋭意検討した結果、コア層を複数層にて形成することで、導波路コアの配設領域を所望に設定することが可能となり、これにより上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that by forming the core layer in a plurality of layers, it is possible to set the waveguide core arrangement region as desired, thereby eliminating the above problem, The present invention has been completed.

即ち、本発明の光導波路は、クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層が、少なくとも一部において複数層にて形成されていることを特徴とするものである。   That is, the optical waveguide of the present invention includes a clad layer and a core layer, and in the optical waveguide through which signal light is incident-propagated-emitted via the core layer, the core layer is at least partially composed of a plurality of layers. It is characterized by being formed.

また、本発明の光導波路の製造方法は、前記クラッド層が下部クラッド層と、一層以上の中間クラッド層と、上部クラッド層とからなる上記本発明の光導波路の製造方法において、
前記下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し凹凸パターンが形成された第一のモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより該下部クラッド層に溝部を形成し、該溝部内に第一のコア層を塗工する第一のコア層形成工程と、
前記第一のコア層の形成された下部クラッド層上に中間クラッド層を塗工して、塗工された該中間クラッド層に対し凹凸パターンが形成された第二のモールドをプレスして、該凹凸パターンを該中間クラッド層表面に転写することにより該中間クラッド層に溝部を形成し、該溝部内に第二のコア層を塗工することを1回以上繰り返して、少なくとも一層の第二のコア層を形成する第二のコア層形成工程と、
前記第二のコア層の形成された中間クラッド層上に上部クラッド層を塗工する上部クラッド層形成工程と、を含むことを特徴とするものである。
Further, the optical waveguide manufacturing method of the present invention is the optical waveguide manufacturing method of the present invention, wherein the cladding layer comprises a lower cladding layer, one or more intermediate cladding layers, and an upper cladding layer.
After applying the lower clad layer, the lower mold layer is pressed by pressing a first mold having a concavo-convex pattern formed on the coated lower clad layer, and transferring the concavo-convex pattern to the surface of the lower clad layer. Forming a groove in the cladding layer, and applying a first core layer in the groove;
An intermediate clad layer is applied on the lower clad layer on which the first core layer is formed, and a second mold in which a concavo-convex pattern is formed is pressed against the coated intermediate clad layer, The groove pattern is formed in the intermediate cladding layer by transferring the concavo-convex pattern to the surface of the intermediate cladding layer, and coating the second core layer in the groove is repeated one or more times, so that at least one second layer is formed. A second core layer forming step of forming a core layer;
And an upper clad layer forming step of applying an upper clad layer on the intermediate clad layer on which the second core layer is formed.

本発明の光導波路の製造方法においては、前記コア層を形成するために順次用いる第一のモールドおよび第二のモールドとして、少なくとも一部に、略平行に延びる複数本の直線状凹凸パターンが形成されたものを用いて、前記第一のコア層および第二のコア層を、少なくとも一部において、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなるよう順次形成することが好ましい。   In the optical waveguide manufacturing method of the present invention, a plurality of linear concavo-convex patterns extending substantially in parallel are formed at least partially as the first mold and the second mold that are sequentially used for forming the core layer. The first core layer and the second core layer are formed at least partially in order so as to consist of a plurality of pieces extending substantially in parallel in two directions orthogonal to each other between the layers. Is preferred.

本発明によれば、上記構成としたことにより、導波路コアの配設領域を所望に設定することで、複数層で構成される面内の導波路コアの存在する部位であれば、どこからでも光信号を取り出すことが可能となるため、使用目的等に応じてケースバイケースで設計、製造を行うことが不要となり、これにより、実装用光導波路の標準化、共通化を行うことができるとともに、リードタイムの大幅な短縮およびコストダウンを実現することが可能となった。   According to the present invention, by adopting the above-described configuration, it is possible to set the waveguide core arrangement region as desired, so that any portion where the in-plane waveguide core is formed of a plurality of layers can be used from anywhere. Since it becomes possible to take out optical signals, it becomes unnecessary to design and manufacture on a case-by-case basis according to the purpose of use, etc., thereby enabling standardization and commonization of mounting optical waveguides, It has become possible to significantly reduce lead time and reduce costs.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の光導波路は、クラッド層とコア層とを含み、コア層を介して信号光を入射−伝播−出射するものであって、コア層が、少なくとも一部において複数層にて形成されている点に特徴を有する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
The optical waveguide of the present invention includes a cladding layer and a core layer, and emits, propagates, and emits signal light through the core layer, and the core layer is formed of a plurality of layers at least partially. It is characterized in that

図1(a)に、本発明の光導波路の一例の概略斜視図を示す。図示する光導波路10は、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなる二層のコア層1A、1Bを有している。また、図示する例では、クラッド層は、下部クラッド層2Aと、中間クラッド層2Bと、上部クラッド層2Cとからなる。複数層のコア層1A、1Bを設けることで、図示するように、光を伝播するコア層1の配設領域の自由度が大幅に広がるため、所望のコア層形状を形成することにより、使用目的等に応じた設計を行わなくても、コア層の存在する部位であればどこからでも、所望に応じて適宜光を取り出すことが可能となる。   FIG. 1A shows a schematic perspective view of an example of the optical waveguide of the present invention. The illustrated optical waveguide 10 has two core layers 1A and 1B composed of a plurality of layers extending substantially in parallel in two directions orthogonal to each other between layers. In the illustrated example, the cladding layer is composed of a lower cladding layer 2A, an intermediate cladding layer 2B, and an upper cladding layer 2C. By providing a plurality of core layers 1A and 1B, as shown in the figure, the degree of freedom of the arrangement area of the core layer 1 that propagates light is greatly expanded. Even if the design according to the purpose and the like is not performed, it is possible to appropriately extract light as desired from anywhere as long as the core layer exists.

本発明においては、コア層が複数層で形成されているものであれば、その全体の導波路形状や積層形状、材質等については、特に制限されるものではない。特には、図示するように、複数層にて形成されたコア層のうちの二層1A、1Bが、少なくとも一部において、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなるものとすることが好ましく、即ち、光導波路を上面から見た場合に、複数層のコア層が全体として格子状をなすように配設することが好ましい。   In the present invention, as long as the core layer is formed of a plurality of layers, the overall waveguide shape, laminated shape, material, and the like are not particularly limited. In particular, as shown in the drawing, two layers 1A and 1B of the core layers formed of a plurality of layers are at least partially formed from a plurality of layers extending substantially in parallel in two directions orthogonal to each other between the layers. In other words, when the optical waveguide is viewed from the upper surface, it is preferable that the plurality of core layers are arranged so as to form a lattice shape as a whole.

本発明の光導波路は、配線板内で光配線として用いることができ、特には、電気・光混載配線板内に電気配線部とともに配設されて好適に用いられる。図2に、本発明の光導波路を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例を示す。図示する電気・光混載配線板は、コア層1とクラッド層2とを含む本発明の光導波路10と、電気配線部(図示せず)を含む電気配線層40とが積層されてなり、光導波路10は、例えば、発光素子31と受光素子32との間で光信号を伝達する。なお、図中の光導波路10は、図1(a)に示すコア層1Bの配設方向に沿う断面にて示されている。本発明に係る配線板については、光導波路を用いた光配線が適用できるものであれば、その具体的構成については特に制限されるものではない。   The optical waveguide of the present invention can be used as an optical wiring in a wiring board, and is particularly preferably used by being disposed together with an electric wiring portion in an electric / light mixed wiring board. FIG. 2 shows a configuration example of an electric / light mixed wiring board as an example of a wiring board using the optical waveguide of the present invention. The illustrated electric / optical mixed wiring board is formed by laminating an optical waveguide 10 of the present invention including a core layer 1 and a clad layer 2 and an electric wiring layer 40 including an electric wiring portion (not shown). For example, the waveguide 10 transmits an optical signal between the light emitting element 31 and the light receiving element 32. In addition, the optical waveguide 10 in a figure is shown in the cross section along the arrangement | positioning direction of the core layer 1B shown to Fig.1 (a). The wiring board according to the present invention is not particularly limited in its specific configuration as long as optical wiring using an optical waveguide can be applied.

また、本発明においては、複数層のコア層の間に、中間クラッド層として、信号を送る光の波長領域において吸収損失の少ない光硬化性樹脂、具体的には、吸収損失が0.2dB/cm以下である光硬化性樹脂の層を設けることが好ましい。複数層のコア層を、かかる光硬化性樹脂の層を介して積層することで、一つのコア層内で光を伝播させる際の、他のコア層への光の漏れを防止することができる。かかる光硬化性樹脂としては、光インプリント法に使用する光硬化材料として後に挙げるものから、適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。特には、クラッド層と同じ材料を介して積層することが好ましい。   Further, in the present invention, as an intermediate cladding layer between a plurality of core layers, a photo-curing resin having a small absorption loss in the wavelength region of light for transmitting a signal, specifically, an absorption loss of 0.2 dB / It is preferable to provide a layer of a photocurable resin that is not more than cm. By laminating a plurality of core layers via the photo-curable resin layer, it is possible to prevent light leakage to other core layers when light is propagated in one core layer. . Such a photo-curable resin can be appropriately selected from those listed later as photo-curing materials used in the photo-imprint method, and is not particularly limited. In particular, it is preferable to laminate via the same material as the cladding layer.

図1(b)に、(a)に示す光導波路10のコア層1A、1Bのみを取り出した概略斜視図を示す。図示するように、本発明の光導波路10においては、例えば、ミラー50またはそれに準ずるスリット構造を用いて光の進行方向を変えることができる。ミラー50は、光の進行方向に対しある程度の角度をもって、例えば、45°をなす方向に設けることができ、例えば、図示するように、光の進行方向に対し45°をなしかつコア層面に対しても45°をなす方向に設けた二個のミラー50を組み合わせることで、下層のコア層1Aから上層のコア層1Bへと光路を変更し、または、その部分から光を取り出すことが可能となる。なお、ミラー50は、ブレードによるダイシング法、光ピン法、レーザー法等による加工により作製することができ、また、金などをコーティングしてもよい。   FIG. 1B is a schematic perspective view showing only the core layers 1A and 1B of the optical waveguide 10 shown in FIG. As shown in the figure, in the optical waveguide 10 of the present invention, the traveling direction of light can be changed using, for example, a mirror 50 or a slit structure corresponding thereto. The mirror 50 can be provided at a certain angle with respect to the traveling direction of light, for example, in a direction of 45 °. For example, as shown in the drawing, the mirror 50 forms 45 ° with respect to the traveling direction of light and is relative to the core layer surface. Even if two mirrors 50 provided in the direction of 45 ° are combined, it is possible to change the optical path from the lower core layer 1A to the upper core layer 1B, or to extract light from that portion. Become. The mirror 50 can be manufactured by a dicing method using a blade, an optical pin method, a laser method, or the like, or may be coated with gold or the like.

従って、本発明の光導波路10内における光路の設定は、光路変更や他の光導波路層との光結合の必要なコア層の適宜箇所に上記45°ミラー50等を設けることにより、容易に行うことが可能である。   Accordingly, the setting of the optical path in the optical waveguide 10 of the present invention is easily performed by providing the 45 ° mirror 50 or the like at an appropriate position of the core layer that requires optical path change or optical coupling with other optical waveguide layers. It is possible.

本発明の光導波路の製造方法としては、公知の手法を適宜用いることができ、特に制限されるものではないが、いわゆるインプリント法(ホットエンボス法またはナノインプリント法とも称する)を用いる方法が好適である。   As a method for producing the optical waveguide of the present invention, a known method can be appropriately used, and is not particularly limited, but a method using a so-called imprint method (also referred to as hot embossing method or nanoimprint method) is preferable. is there.

図3に、かかるインプリント法を用いた図1(a)に示す本発明の光導波路10の製造工程の一例を示す。図示する例では、(a)基板5上に下部のクラッド層2Aを塗工した後、(b)かかる下部クラッド層2Aに対し凹凸パターンが形成された第一のモールド70をプレスして、その凹凸パターンを下部クラッド層2A表面に転写することにより溝部4を形成し(インプリント工程)、その後、(c)溝部4内に第一のコア層1Aを塗工する(第一のコア層形成工程)。次いで、(d)第一のコア層1Aの形成された下部クラッド層2A上に中間のクラッド層2Bを塗工して、下部クラッド層2Aの場合と同様に、塗工された中間クラッド層2Bに対し凹凸パターンが形成された第二のモールド(図示せず)をプレスして、凹凸パターンを中間クラッド層2B表面に転写することにより溝部を形成し、溝部内に第二のコア層1Bを塗工する(第二のコア層形成工程)。(e)は、(a)〜(d)と直交する方向から見た、第二のコア層1B塗工後の側面図である。さらに、(f)第二のコア層1Bの形成された中間クラッド層2B上に上部クラッド層2Cを塗工することにより(上部クラッド層形成工程)、光導波路10を製造することができる。   FIG. 3 shows an example of a manufacturing process of the optical waveguide 10 of the present invention shown in FIG. 1A using such an imprint method. In the example shown in the figure, (a) after applying the lower clad layer 2A on the substrate 5, (b) pressing the first mold 70 on which the concave / convex pattern is formed on the lower clad layer 2A, The groove 4 is formed by transferring the concavo-convex pattern to the surface of the lower clad layer 2A (imprint process), and then (c) the first core layer 1A is applied in the groove 4 (first core layer formation) Process). Next, (d) an intermediate cladding layer 2B is applied on the lower cladding layer 2A on which the first core layer 1A is formed, and the applied intermediate cladding layer 2B is applied in the same manner as the lower cladding layer 2A. On the other hand, a second mold (not shown) in which a concavo-convex pattern is formed is pressed, and the groove pattern is formed by transferring the concavo-convex pattern to the surface of the intermediate cladding layer 2B, and the second core layer 1B is formed in the groove section. Apply (second core layer forming step). (E) is the side view after 2nd core layer 1B coating seen from the direction orthogonal to (a)-(d). Further, (f) the optical waveguide 10 can be manufactured by coating the upper clad layer 2C on the intermediate clad layer 2B on which the second core layer 1B is formed (upper clad layer forming step).

この場合、インプリントによりコア層を形成するために順次用いる上記第一のモールド70および第二のモールド(図示せず)として、少なくとも一部に、略平行に延びる複数本の直線状凹凸パターンが形成されたものを用いることで、図1(a)に示すような、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなる第一のコア層1Aおよび第二のコア層1Bを形成することができる。また、第二のコア層を二層以上で形成する場合には、(d)、(e)に示す中間クラッド層の塗工、インプリントおよび第二のコア層の塗工(第二のコア層形成工程)を2回以上繰り返して行えばよい。   In this case, as the first mold 70 and the second mold (not shown) that are sequentially used for forming the core layer by imprinting, a plurality of linear uneven patterns extending substantially in parallel are at least partially. By using the formed one, a plurality of first core layers 1A and second core layers each extending substantially in parallel in two directions orthogonal to each other as shown in FIG. 1B can be formed. When the second core layer is formed of two or more layers, the intermediate clad layer coating shown in (d) and (e), the imprint, and the second core layer coating (second core) The layer forming step) may be repeated twice or more.

上記のように、インプリント法を用いて溝部4の形成を行うことにより、従来のリソグラフィー法に必要な現像作業が不要となり、簡易な工程で効率良く製造を行うことが可能となる。また、ビーム系が不要であるため装置コストが抑制でき、化学増幅系などの高価なレジスト材料が不要となる点でもコストの低減に寄与することができる。さらに、インプリント法では、パターンの形状をそのまま転写することができるため、設計通りの3次元形状を容易に得ることができるとともに、従来のリソグラフィー法では対応できなかった曲面などの多様な断面形状にも、光導波路を形成することが可能となるという利点もある。なお、図示する例では、断面矩形状の凸部を有するモールド(テンプレート)70を用いているが、例えば、断面略円形状のコア層を形成する場合などには、凸部断面が半円形やU字形、V字形などであるモールドを用いてもよく、特に制限されるものではない。   As described above, by forming the groove portion 4 using the imprint method, the development work necessary for the conventional lithography method becomes unnecessary, and it becomes possible to efficiently manufacture in a simple process. Further, since the beam system is unnecessary, the cost of the apparatus can be suppressed, and it is possible to contribute to cost reduction in that an expensive resist material such as a chemical amplification system is unnecessary. Furthermore, since the imprint method can transfer the pattern shape as it is, it can easily obtain the three-dimensional shape as designed, and various cross-sectional shapes such as curved surfaces that cannot be handled by the conventional lithography method. In addition, there is an advantage that an optical waveguide can be formed. In the illustrated example, a mold (template) 70 having a convex portion having a rectangular cross section is used. However, for example, when a core layer having a substantially circular cross section is formed, the cross section of the convex portion is semicircular. A mold that is U-shaped, V-shaped, or the like may be used, and is not particularly limited.

ここで、上記インプリント工程においては、下部クラッド層2Aの材料として、熱可塑性材料または熱硬化性材料を用いる熱インプリント法、または、光硬化材料を用いる光インプリント法のいずれかを、好適に採用することができる。このうち、熱可塑性材料を用いる場合には、そのガラス転移点以上の温度でモールド70のプレスを行った後、モールド70からの離型前に下部クラッド層2Aの冷却硬化を行うことにより、形状精度良く溝部4のパターンを形成した下部クラッド層2Aを形成することができる。また、熱硬化性材料を用いた場合には、プレス後、モールド70からの離型前に下部クラッド層2Aの熱硬化を行い、光硬化材料を用いた場合には、同様にプレス後、モールド70からの離型前に、下部クラッド層2の光硬化を行えばよい。いずれの場合においても、モールド70からの離型前に下部クラッド層2Aを硬化させることができるため、所望の形状の溝部4のパターン、即ちコア層1のパターンを、歪みを生ずることなく形成することができる。一方、中間クラッド層2Bについては、熱可塑性材料、熱硬化性材料および光硬化材料(光硬化性樹脂)の中でも、光硬化性樹脂を用いて形成することが好ましい。   Here, in the imprint process, as the material of the lower clad layer 2A, either a thermal imprint method using a thermoplastic material or a thermosetting material or a photoimprint method using a photocuring material is preferable. Can be adopted. Among these, in the case of using a thermoplastic material, after pressing the mold 70 at a temperature equal to or higher than its glass transition point, the lower clad layer 2A is cooled and cured before releasing from the mold 70, thereby forming the shape. The lower cladding layer 2A in which the pattern of the groove 4 is formed with high accuracy can be formed. Further, when a thermosetting material is used, the lower clad layer 2A is thermally cured after pressing and before releasing from the mold 70. When a photo-curing material is used, similarly, after pressing, the mold Before releasing from 70, the lower clad layer 2 may be photocured. In any case, since the lower clad layer 2A can be cured before releasing from the mold 70, the pattern of the groove 4 having a desired shape, that is, the pattern of the core layer 1 is formed without causing distortion. be able to. On the other hand, the intermediate clad layer 2B is preferably formed using a photocurable resin among thermoplastic materials, thermosetting materials, and photocurable materials (photocurable resins).

熱インプリント法に用いることのできるクラッド層の材料としては、透明性に優れた熱可塑性材料および熱硬化性材料であればよく、特に制限されるものではない。例えば、熱可塑性材料としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが挙げられる。これらの材料は、単独もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の3次元網目構造が相互貫通している構造(IPN(Inter penetrating networks)構造)をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。また、上記材料に適量の溶剤を添加して、転写性を改良することも可能である。   The clad layer material that can be used in the thermal imprint method is not particularly limited as long as it is a thermoplastic material and a thermosetting material excellent in transparency. For example, examples of the thermoplastic material include polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyethylene (PE), and polypropylene (PP). These materials may be used alone or blended. In the case of blending, each material to be blended has a structure in which a three-dimensional network structure of each material is interpenetrated (IPN (Inter penetrating networks) structure). Good. A component of the above material may be used as a block to form a copolymer. It is also possible to improve transferability by adding an appropriate amount of solvent to the above material.

また、熱硬化性材料としては、シリコン系材料、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート樹脂、フッ素系樹脂、これら樹脂の重水素化物などが挙げられる。これらの材料は、単品もしくはブレンドして用いてもよく、ブレンドの場合には、ブレンドされる各々の材料の3次元網目構造が相互貫通している構造(IPN構造)をとってもよい。上記材料の成分をブロックとして、共重合体としてもよい。   Thermosetting materials include silicon materials, polydimethylsiloxane (PDMS), acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, polyester resins, polyarylate resins, fluorine resins, and deuterated products of these resins. Etc. These materials may be used singly or as a blend, and in the case of blending, the materials to be blended may take a structure (IPN structure) in which the three-dimensional network structure of each material is interpenetrated. A component of the above material may be used as a block to form a copolymer.

次に、光インプリント法は、一般的に材料の硬化速度が速いので、熱インプリント法と比較して、プロセス時間を短くできる利点がある。かかる光インプリント法に用いることのできる光硬化材料は、(a)重クロム酸塩系感光性樹脂、(b)光分解型感光性樹脂、(c)光二量化型感光性樹脂、(d)光重合型感光性樹脂に分類される。   Next, the photoimprint method has an advantage that the process time can be shortened compared with the thermal imprint method because the curing speed of the material is generally high. Photocuring materials that can be used in such a photoimprint method include (a) a dichromate-based photosensitive resin, (b) a photodecomposable photosensitive resin, (c) a photodimerized photosensitive resin, (d) It is classified as a photopolymerization type photosensitive resin.

(a)重クロム酸塩系感光性樹脂としては、ゼラチン、グルー、卵白、アラビアゴム、セラミックなどの天然高分子、あるいは、PVA(ポリビニルアルコール)、ポリアクリルアミドのような合成高分子に、重クロム酸アンモニウムあるいは重クロム酸カリウムを加えたものを挙げることができる。また、(b)光分解型感光性樹脂としては、芳香族ジアゾニウム塩系樹脂、o−キノンジアジド類樹脂、アジド化合物含有樹脂があり、(c)光二量化型感光性樹脂としては、桂皮酸エステル系樹脂が挙げられる。これらはいずれも、光インプリント法における下部クラッド層材料として用いることができる。   (A) Bichromate-based photosensitive resins include natural polymers such as gelatin, glue, egg white, gum arabic, and ceramics, or synthetic polymers such as PVA (polyvinyl alcohol) and polyacrylamide, and heavy chromium. Examples include ammonium acid or potassium dichromate. In addition, (b) photodegradable photosensitive resins include aromatic diazonium salt resins, o-quinonediazide resins, and azide compound-containing resins. (C) Photodimerized photosensitive resins include cinnamic acid ester resins. Resin. Any of these can be used as the lower cladding layer material in the optical imprint method.

さらに、(d)光重合型感光性樹脂としては、不飽和二重結合のラジカル重合反応を利用した光ラジカル重合系組成物、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物、および、エポキシ基の開環付加反応(カチオン重合)を利用した光カチオン重合系組成物等が挙げられる。このうち光ラジカル重合系組成物としては、(メタ)アクリロイル基、マレイン酸、フマル酸基を官能基として導入した不飽和ポリエステル、不飽和ポリウレタン、不飽和エポキシ樹脂、オリゴエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。また、二重結合へのチオール基の付加反応を利用した光付加反応系組成物としては、ポリウレタンプレポリマーの末端イソシアネート基にアリルアルコールを反応結合させたポリエンにペンタエリスリトールテトラキス(β−メルカプトプロピオネート)のようなチオール基を持つ化合物が挙げられ、光カチオン重合系組成物としては、光の照射により、BF3、SnCl4、PF5などのルイス酸を放出する化合物を光カチオン重合開始剤として用いて、エポキシ基などを光開環重合させるものが挙げられる。上記の光重合型感光性樹脂は、いずれも光インプリント法に使用可能である。 Furthermore, (d) as a photopolymerizable photosensitive resin, a photoradical polymerization composition using a radical polymerization reaction of an unsaturated double bond, a photoaddition reaction system using an addition reaction of a thiol group to a double bond Examples thereof include a composition and a photocationic polymerization composition utilizing a ring-opening addition reaction (cationic polymerization) of an epoxy group. Among these, as radical photopolymerization compositions, unsaturated polyesters, unsaturated polyurethanes, unsaturated epoxy resins, oligoester (meth) acrylates, poly (meth) acryloyl groups, maleic acid, fumaric acid groups introduced as functional groups are used. Examples include ether (meth) acrylate. In addition, as a photoaddition reaction system composition utilizing the addition reaction of a thiol group to a double bond, pentaerythritol tetrakis (β-mercaptopropio A compound having a thiol group such as nate), and the photocationic polymerization composition is a photocationic polymerization initiator that releases a Lewis acid such as BF 3 , SnCl 4 , or PF 5 by light irradiation. Used for photo ring-opening polymerization of an epoxy group or the like. Any of the above photopolymerizable photosensitive resins can be used in the photoimprinting method.

なお、インプリント法では、前述したように熱収縮や光硬化収縮により寸法変化が生ずるため、使用する材料に応じて変化量をあらかじめ予測して、光導波路を設計する必要がある。また、解像度がモールドで定まってしまう点、モールド内に樹脂の残膜が発生する場合がある点にも注意を要する。   In the imprint method, as described above, a dimensional change occurs due to thermal shrinkage or photocuring shrinkage. Therefore, it is necessary to design the optical waveguide by predicting the amount of change in advance according to the material to be used. Also, it should be noted that the resolution is determined by the mold and that a resin residual film may be generated in the mold.

インプリント法を用いる場合の、図3(a)、(d)に示す各クラッド層の形成は、使用する材料に応じて慣用の塗工方法により行えばよく、特に制限されるものではない。例えば、スピンコート法、コンマ法、グラビア法等を用いることができる。また、所望に応じ別途作製したフィルム状のクラッド層を積層してもよい。また、図3(c)に示す溝部4内へのコア層の形成は、特に制限されるものではなく、例えば、スピンコート法、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、インクジェット、ディスペンサー塗布、アプリケーター塗布等の、液状かまたは少なくとも流動性を有する材料を供給することが可能な慣用の方法を用いて行うことができ、特には、インクジェットまたはディスペンサー塗布、中でも、ディスペンサー塗布の手法を用いることが好適である。図3(d)に示す上部クラッド層2Cの塗工後には、熱ないし光(紫外線(UV)、電子線(EB)等)を適宜付与して、未硬化の部分を硬化させることにより、光導波路10を得ることができる。なお、コア層の塗工後にも、コア層をある程度硬化させて形状を保持するために、熱ないし光を付与することが好ましい。   The formation of each cladding layer shown in FIGS. 3A and 3D in the case of using the imprint method may be performed by a conventional coating method according to the material to be used, and is not particularly limited. For example, a spin coating method, a comma method, a gravure method, or the like can be used. Moreover, you may laminate | stack the film-form clad layer produced separately as needed. In addition, the formation of the core layer in the groove 4 shown in FIG. 3C is not particularly limited. For example, spin coating, screen printing, offset printing, gravure printing, inkjet, dispenser application, applicator application It is possible to use a conventional method capable of supplying a liquid or at least fluid material, such as inkjet or dispenser application, and in particular, it is preferable to use a method of dispenser application. is there. After the application of the upper cladding layer 2C shown in FIG. 3D, heat or light (ultraviolet rays (UV), electron beams (EB), etc.) is appropriately applied to cure the uncured portion, thereby producing a light guide. The waveguide 10 can be obtained. Note that it is preferable to apply heat or light after the coating of the core layer in order to cure the core layer to some extent and maintain the shape.

各クラッド層およびコア層の材料としては、上記した以外にも、従来慣用の無機材料や有機材料のうちから適宜選択して用いることができるが、コア層は、各クラッド層よりも高屈折率にて形成することが必要となるので、互いの層の材料との関連で選択することを要する。具体的には例えば、光硬化材料、熱硬化性材料、熱可塑性材料等の各種モノマー(溶液も含む)、オリゴマー(溶液も含む)、ポリマー溶液のうちから、透明性や耐熱性20等のその要求特性等の観点から、適宜選択して用いることができる。   In addition to the materials described above, each cladding layer and core layer can be appropriately selected from conventionally used inorganic materials and organic materials, but the core layer has a higher refractive index than each cladding layer. It is necessary to make a selection in relation to the material of each other layer. Specifically, for example, from various monomers (including solutions), oligomers (including solutions), polymer solutions such as photo-curing materials, thermosetting materials, and thermoplastic materials, such as transparency and heat resistance 20 From the viewpoint of required characteristics and the like, it can be appropriately selected and used.

上記のうちモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステル、下記一般式(1)、

Figure 2006184801
(式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数8〜20のアルキル基を表す)で表される化合物、ジ(メタ)アクリルエステル、トリ(メタ)アクリルエステル、さらには、スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマーなどを挙げることができる。 Among the above monomers, for example, acrylic acid, methacrylic acid and their lower alcohol esters, the following general formula (1),
Figure 2006184801
(Wherein R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms), a di (meth) acryl ester, a tri (meth) acryl ester, May include styrene monomers such as styrene and divinylbenzene.

アクリル酸およびメタクリル酸の低級アルコールエステルの低級アルコールとしては、炭素数1〜5、好ましくは1〜3の1価アルコール、より好ましくはメタノールが挙げられる。   Examples of the lower alcohol of the lower alcohol ester of acrylic acid and methacrylic acid include monohydric alcohols having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, more preferably methanol.

また、前記一般式(1)で表される化合物において、炭素数8〜20の高級アルキル基を示すR2の好ましい炭素数は10〜16、より好ましくは12〜14である。この高級アルキル基R2は、単独アルキル基であっても混合アルキル基であってもよいが、最も好ましくは炭素数12と13との混合アルキル基である。この場合、炭素数12のアルキル基のものと炭素数13のアルキル基のものとの割合、即ち、ドデシル(メタ)アクリレートとトリデシル(メタ)アクリレートとの割合は、重量比として通常20:80〜80:20であり、特に40:60〜60:40であることが好ましい。 Moreover, in the compound represented by the general formula (1), R 2 representing a higher alkyl group having 8 to 20 carbon atoms preferably has 10 to 16 carbon atoms, more preferably 12 to 14 carbon atoms. The higher alkyl group R 2 may be a single alkyl group or a mixed alkyl group, but is most preferably a mixed alkyl group having 12 and 13 carbon atoms. In this case, the ratio of the alkyl group having 12 carbon atoms and the alkyl group having 13 carbon atoms, that is, the ratio of dodecyl (meth) acrylate and tridecyl (meth) acrylate is usually 20:80 to 80:20, and particularly preferably 40:60 to 60:40.

ジ(メタ)アクリルエステルとしては、エチレングリコールと(メタ)アクリル酸とのジエステル、ポリエチレングリコールと(メタ)アクリル酸とのジエステル、アルキル鎖の炭素数が3〜6のジオールと(メタ)アクリル酸とのジエステルが挙げられる。また、トリ(メタ)アクリルエステルとしては、アルキル鎖の炭素数が3〜6のトリオールと(メタ)アクリル酸とのトリエステルが挙げられる。なお、ポリエチレングリコールと(メタ)アクリル酸とのジエステルを構成するポリエチレングリコールとしては、下記一般式(2)、

Figure 2006184801
において、nが1〜15、特に1〜10のものが好ましい。 Di (meth) acrylic esters include diesters of ethylene glycol and (meth) acrylic acid, diesters of polyethylene glycol and (meth) acrylic acid, diols having 3 to 6 carbon atoms in the alkyl chain, and (meth) acrylic acid. And a diester. Examples of tri (meth) acrylic esters include triesters of triols having 3 to 6 carbon atoms in the alkyl chain and (meth) acrylic acid. In addition, as polyethyleneglycol which comprises diester of polyethyleneglycol and (meth) acrylic acid, the following general formula (2),
Figure 2006184801
In which n is 1 to 15, particularly 1 to 10.

上記モノマーを重合あるいは共重合させて層を形成するための方法としては、熱や光による硬化方法が一般的であるが、特に制限されるものではない。一般的には、熱硬化の場合には、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジーt−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジミリスチルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)、クミルパーオキシオクトエートなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリルなどのアゾ化合物等の重合開始剤を添加し、50〜120℃で1〜20時間重合させる方法を採用することができる。また、光硬化の場合の重合開始剤としては、ベンジルメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタールなどのケタール系化合物、α−ヒドロキシケトン、ミヒラーズケトン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのケトン系化合物、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、メタロセンなどのメタロセン系化合物、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン化合物などが好適に用いられる。   As a method for forming a layer by polymerizing or copolymerizing the above monomers, a curing method using heat or light is generally used, but is not particularly limited. In general, in the case of thermosetting, t-butyl hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, dimyristyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxyacetate, t- Polymerization initiators such as organic peroxides such as butyl peroxy (2-ethylhexanoate) and cumyl peroxy octoate, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobiscyclohexanenitrile are added, and 50 to A method of polymerizing at 120 ° C. for 1 to 20 hours can be employed. In addition, as a polymerization initiator in the case of photocuring, ketal compounds such as benzyl methyl ketal and acetophenone diethyl ketal, ketone compounds such as α-hydroxyketone, Michler's ketone, α-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and benzophenones such as benzophenone A compound, a metallocene compound such as metallocene, a benzoin compound such as benzoin isopropyl ether, and the like are preferably used.

なお、上記モノマーとともに、リン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸エステル、グリコール類及びグリコール(メタ)アクリレート類の1種または2種以上をブレンドして用いることが、高温高湿下に長期間放置した場合の白濁を防止する点から好ましい。   In addition, together with the above monomers, one or more of phosphoric acid esters, aromatic carboxylic acid esters, aliphatic carboxylic acids, aliphatic carboxylic acid esters, glycols and glycol (meth) acrylates may be blended and used. From the point of preventing white turbidity when left for a long time under high temperature and high humidity.

また、ポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸のエステル)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂(結晶、非結晶)、ポリシラン、ポリエーテルスルホン、ポリノルボルネン、エポキシ系樹脂、例えば、ビスフェノールA型、ノボラック型のエポキシ樹脂とポリアミノアミド、変性ポリアミノアミド、変性芳香族ポリアミン、変性脂肪族ポリアミン、変性脂環族ポリアミン,フェノールなどの活性水素を持つ硬化剤との混合硬化物、ポリアリール、ポリイミド(PI)、ポリカルボジイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド(PA)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS)、メチルメタクリレート−スチレン共重合体(MS、MMA−St)、スチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)等のスチレン系樹脂(中でも、SBS、ABSは耐衝撃性に優れる利点を備える)、ポリフェニレンエーテル等のポリアリーレンエーテル、ポリアリレート(PAR)、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトン等のポリエーテルケトン類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロックポリマー(SEBS)、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂等のフッ素系樹脂などを挙げることができ、中でも、(メタ)アクリル系樹脂が好ましい。   Examples of the polymer include polyester resins such as (meth) acrylic resin (ester of (meth) acrylic acid), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) (crystal, non-crystalline). Crystal), polysilane, polyethersulfone, polynorbornene, epoxy resin, for example, bisphenol A type, novolac type epoxy resin and polyaminoamide, modified polyaminoamide, modified aromatic polyamine, modified aliphatic polyamine, modified alicyclic polyamine , Mixed cured products with curing agents with active hydrogen such as phenol, polyaryl, polyimide (PI), polycarbodiimide, polyetherimide, polyamideimide, polyesterimide, polyamide (PA), polystyrene (PS), polyester Styrene such as rilonitrile-styrene copolymer (AS), methyl methacrylate-styrene copolymer (MS, MMA-St), styrene-butadiene block copolymer (SBS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) Resins (among other things, SBS and ABS have the advantage of excellent impact resistance), polyarylene ethers such as polyphenylene ether, polyarylate (PAR), polyacetal, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether ether ketone and polyether ketone ketone Polyether ketones, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, styrene-ethylene-butadiene-styrene block polymer (SEBS), vinylidene fluoride resin, hexafluoropropylene resin, Etc. can be mentioned fluorine-based resin such as fluoro-acetone resins, among others, (meth) acrylic resin is preferable.

透明樹脂としては、他に、ポリ塩化ビニル(PVC)、シクロオレフィンポリマー(商品名:アートン(JSR(株))、ゼオネックス(日本ゼオン(株)等)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)、フェノール樹脂、ポリサルフォン(PSF)樹脂等が挙げられる。上記のうち、モノマーあるいは低分子材料から出発できるものとしては、スチレン系樹脂、特にはMS樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂がある。   Other transparent resins include polyvinyl chloride (PVC), cycloolefin polymer (trade name: Arton (JSR Co., Ltd.), Zeonex (Nippon Zeon Co., Ltd., etc.), polypropylene (PP), polyethylene (PE), Examples include triacetyl cellulose (TAC) resin, polyether sulfone (PES), phenol resin, polysulfone (PSF) resin, etc. Among them, styrene resins, particularly those starting from monomers or low molecular weight materials MS resin, (meth) acrylic resin, and epoxy resin.

さらに、アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの低級アルコールエステルとスチレン系モノマーとの共重合体の他、前述したモノマー類の一部または全ての水素原子をフッ素原子に置き換えたモノマーを用いた透明樹脂などを用いることもできる。かかるコア層および上下クラッド層の材料は、単独または2種以上を適宜混合して使用することが可能である。なお、各クラッド層は、伝送損失の低減の観点からは、同一の材料を用いて形成することが好ましい。   In addition to copolymers of acrylic acid, methacrylic acid and their lower alcohol esters and styrenic monomers, transparent resins using monomers in which some or all of the above-described monomers are replaced with fluorine atoms, etc. Can also be used. These materials for the core layer and the upper and lower cladding layers can be used alone or in admixture of two or more. Each cladding layer is preferably formed using the same material from the viewpoint of reducing transmission loss.

なお、製造工程において使用する基板5としては、従来より知られているものから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。例えば、シリコン基板や石英基板、金属箔、ガラス板などの他、ポリエチレンテレフタレート(PET)やアクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリイミド(PI)フィルムなどの高分子フィルム等を用いることができる。但し、前述のインプリント工程において光インプリント法を用いる場合には、基板5側から、または、モールド側から光を照射して硬化を行う必要があるため、基板5またはモールドとして透明なものを用いることが必要となる。さらに、上記各層の塗工溶液の調製に用いる溶剤としては、特に制限されるものではなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、酢酸セロソルブ、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、ベンゼン、シクロヘキサノン等の慣用の有機溶剤から適宜選択して用いることができる。   In addition, as the board | substrate 5 used in a manufacturing process, it can select from the conventionally known thing suitably and can be used, It does not restrict | limit in particular. For example, in addition to silicon substrates, quartz substrates, metal foils, glass plates, etc., polymers such as polyethylene terephthalate (PET), acrylic resin films, polycarbonate (PC) films, triacetyl cellulose (TAC) films, polyimide (PI) films, etc. A film or the like can be used. However, when the optical imprint method is used in the above-described imprint process, it is necessary to cure by irradiating light from the substrate 5 side or from the mold side. It is necessary to use it. Furthermore, the solvent used for preparing the coating solution for each layer is not particularly limited, and examples thereof include acetone, methyl ethyl ketone (MEK), ethyl acetate, cellosolve, dioxane, tetrahydrofuran (THF), benzene, cyclohexanone, and the like. The conventional organic solvent can be appropriately selected and used.

さらに、本発明においては、上記のようにして作製した光導波路10の表面に、ハードコートや吸湿防止層などを積層して用いてもよい。光導波路10において光の経路となって情報を伝達する部位はコア層であるので、コア層が傷つかなければ光導波路としての性能に問題は生じないが、そのような大きな損傷を防止するために、表面にハードコートを設けることが必要となる場合もある。かかるハードコートの材料としては、(メタ)アクリレートモノマー、例えば、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能以上の(メタ)アクリレートや、多官能のエポキシ、(メタ)アクリルオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、共重合系(メタ)アクリレート、エポキシオリゴマーに、光開始剤を加えて重合させる(メタ)アクリレート系またはエポキシ系ハードコート材料や、シラン化合物、有機金属化合物、無機酸化物微粒子、硬化用触媒、および、所望に応じその他の材料を含むシリコーン系ハードコート材料(プライマー処理を用いてもよい)、オルガノアルコキシシラン系、アルコキシシラン・ジルコネート系、水系シリケート系、水性アルミナ系、オルガノアルコキシシラン・樹脂ハイブリッド系、アルコキシシラン・ジルコネート・樹脂ハイブリッド系、水系シリケート・樹脂ハイブリッド系などの無機系ハードコート材料、光カチオン硬化型有機・無機ハイブリッド材料などの有機・無機ハイブリッド型ハードコート材料等が挙げられる。   Furthermore, in the present invention, a hard coat or a moisture absorption preventing layer may be laminated on the surface of the optical waveguide 10 produced as described above. In the optical waveguide 10, the portion that transmits information as a light path is the core layer. Therefore, if the core layer is not damaged, there is no problem in the performance as the optical waveguide, but in order to prevent such large damage. In some cases, it may be necessary to provide a hard coat on the surface. Such hard coat materials include (meth) acrylate monomers such as monofunctional (meth) acrylates, bifunctional (meth) acrylates, trifunctional or higher (meth) acrylates, polyfunctional epoxies, and (meth) acrylic oligomers. , Urethane (meth) acrylate, Epoxy (meth) acrylate, Polyester (meth) acrylate, Copolymer (meth) acrylate, Epoxy oligomer added to photoinitiator to polymerize (meth) acrylate or epoxy hard coat material , Silane compounds, organometallic compounds, inorganic oxide fine particles, curing catalysts, and silicone-based hardcoat materials (other than primer treatment may be used) containing other materials as desired, organoalkoxysilanes, alkoxysilanes・ Zirconate-based, water-based Organic hard coat materials such as Kate, aqueous alumina, organoalkoxysilane / resin hybrid, alkoxysilane / zirconate / resin hybrid, water silicate / resin hybrid, and organic such as photocation curable organic / inorganic hybrid materials -Inorganic hybrid type hard coat materials.

また、吸湿防止剤は、使用する光導波路材料によっては吸湿により屈折率が変化して、所期の設計値から大きく外れてしまうことがあるため、これを防ぐ目的で設けられる。吸湿防止層には、一般に疎水性が高い材料が用いられ、例えば、撥水性の塗料や、フッ素を含む化合物等が挙げられる。また、SiO2やSiN4等を用いることもでき、これらを光導波路(フィルム)の上下面に塗布することで、光導波路材料自体の吸湿を防ぐものである。なお、片面のみに塗布した場合、異方性が生じて反りの発生につながる場合がある。 Further, the moisture absorption preventing agent is provided for the purpose of preventing the refractive index depending on the optical waveguide material to be used, because the refractive index changes due to moisture absorption and may deviate greatly from the intended design value. In general, a material having high hydrophobicity is used for the moisture absorption preventing layer, and examples thereof include water-repellent paints and fluorine-containing compounds. Also, SiO 2 , SiN 4, etc. can be used, and these are applied to the upper and lower surfaces of the optical waveguide (film) to prevent moisture absorption of the optical waveguide material itself. In addition, when apply | coating only to one side, anisotropy arises and it may lead to generation | occurrence | production of curvature.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
6インチ径の石英ガラス基板5上に、スピンコーターを用いて、アクリル系樹脂(JSR社製)を100μm厚さに塗布し、引き続き、100℃で3分間加熱して、下部クラッド層2A(屈折率1.51)を形成した。次に、凹凸パターンの凸側が図3に示すコア層1Aの直線状のコア形状に倣った形状を有する石英製モールド70を準備し、180℃のプレス温度にて熱インプリントを行い、下部クラッド層2Aにコア層形成用の凹溝を形成した後、光源として高圧水銀灯(365nm)を用いて、照度20mW/cm2、光量1.0J/cm2にて露光した。溝は断面寸法が幅50μm、高さ50μmで、図1に示す直線状の平面形状を有していた。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
An acrylic resin (manufactured by JSR) is applied to a thickness of 100 μm on a 6-inch diameter quartz glass substrate 5 using a spin coater, and subsequently heated at 100 ° C. for 3 minutes to form a lower clad layer 2A (refractive Ratio 1.51) was formed. Next, a quartz mold 70 is prepared in which the convex side of the concave / convex pattern follows the linear core shape of the core layer 1A shown in FIG. 3, and thermal imprinting is performed at a pressing temperature of 180 ° C. After forming a groove for forming a core layer in layer 2A, a high pressure mercury lamp (365 nm) was used as a light source, and exposure was performed at an illuminance of 20 mW / cm 2 and a light amount of 1.0 J / cm 2 . The groove had a cross-sectional dimension of 50 μm in width and 50 μm in height, and had a linear planar shape shown in FIG.

次に、上記下部クラッド層2Aに用いたアクリル系樹脂に対し高屈折率モノマーとしてのエポキシアクリレートを添加することで、下部クラッド層2Aのアクリル系樹脂よりも屈折率を3%高くしたアクリル系樹脂組成物を、スクリーン印刷法にて下部クラッド層2Aの直線状溝部に印刷して、温度100℃にて3分間加熱後、高圧水銀灯(365nm)の光源を用いて、照度20mW/cm2、光量1.0J/cm2にて露光することにより、屈折率1.57、幅50μm、高さ50μmのコア層1Aを形成した。 Next, an acrylic resin whose refractive index is 3% higher than that of the acrylic resin of the lower clad layer 2A by adding epoxy acrylate as a high refractive index monomer to the acrylic resin used for the lower clad layer 2A. The composition is printed on the linear groove of the lower clad layer 2A by screen printing, heated at a temperature of 100 ° C. for 3 minutes, and then irradiated with a light source of a high-pressure mercury lamp (365 nm) with an illuminance of 20 mW / cm 2 and a light quantity. By exposing at 1.0 J / cm 2 , a core layer 1A having a refractive index of 1.57, a width of 50 μm, and a height of 50 μm was formed.

次に、中間クラッド層2Bとして、上記下部クラッド層2Aと同じアクリル系樹脂を用いて、スピンコート法にて厚さ100μmの膜を積層し、温度100℃にて3分間加熱した。その後、凹凸パターンの凸側が図3に示すコア層1Bの直線状のコア形状(コア層1Aと直交する方向)に倣った形状を有する石英製モールドを準備し、180℃のプレス温度にて熱インプリントを行い、中間クラッド層2Bにコア層形成用の凹溝を形成した後、高圧水銀灯(365nm)の光源を用いて、照度20mW/cm2、光量1.0J/cm2にて露光し、幅50μm、高さ50μmで直線状の凹溝を形成した。さらに、再び上記の手順を繰り返して、屈折率1.57、幅50μm、高さ50μmのコア層1Bを形成した。 Next, a film having a thickness of 100 μm was laminated by spin coating using the same acrylic resin as the lower clad layer 2A as the intermediate clad layer 2B, and heated at a temperature of 100 ° C. for 3 minutes. Thereafter, a quartz mold having a shape in which the convex side of the concavo-convex pattern follows the linear core shape (direction orthogonal to the core layer 1A) of the core layer 1B shown in FIG. 3 is prepared and heated at a press temperature of 180 ° C. After imprinting and forming a groove for forming the core layer in the intermediate clad layer 2B, using a light source of a high-pressure mercury lamp (365 nm), exposure is performed at an illuminance of 20 mW / cm 2 and a light amount of 1.0 J / cm 2 . A linear groove having a width of 50 μm and a height of 50 μm was formed. Furthermore, the above procedure was repeated again to form a core layer 1B having a refractive index of 1.57, a width of 50 μm, and a height of 50 μm.

次に、上部クラッド層2Cとして、上記下部クラッド層2Aと同じアクリル系樹脂を用いて、スピンコート法にて50μmの膜を積層し、温度100℃にて3分間加熱後、高圧水銀灯(365nm)の光源を用いて、照度20mW/cm2、光量1.0J/cm2にて露光した。さらに、150℃で60分間加熱を行い、基板と一体の格子状光導波路を作製した。 Next, as the upper clad layer 2C, a 50 μm film is laminated by spin coating using the same acrylic resin as the lower clad layer 2A, heated at a temperature of 100 ° C. for 3 minutes, and then a high pressure mercury lamp (365 nm). The light source was exposed at an illuminance of 20 mW / cm 2 and a light amount of 1.0 J / cm 2 . Further, heating was performed at 150 ° C. for 60 minutes to produce a lattice-shaped optical waveguide integrated with the substrate.

次に、得られた光導波路を塩酸中に浸漬することにより、基板と導波路部とを剥離した。これにより、図1に示す、2層のコア形状の積層による格子状のコア層を有するフィルム光導波路10を得た。なお、この光導波路10に光を入射し再び出射する間に、光を垂直方向に90°光路変換する箇所、即ち、下のコア層1Aから上のコア層1Bへ、あるいはこの逆の光路変換をするか、または、上下側のいずれかに存在する光素子や新たな光導波路に対し光を出射する箇所には、45°ミラーを作製した。加工には、刃先の形状が90°V次形ダイヤモンドブレードを用い、光導波路のコア層に垂直にブレードを当てながら切削を行った。 上記一連の工程により、コア層が少なくとも一部において複数層にて形成されている本発明の光導波路が製造できた。   Next, the obtained optical waveguide was immersed in hydrochloric acid to separate the substrate and the waveguide portion. As a result, a film optical waveguide 10 having a lattice-shaped core layer formed by stacking two layers of core shapes shown in FIG. 1 was obtained. It is to be noted that, while the light is incident on the optical waveguide 10 and is emitted again, the light is changed by 90 ° in the vertical direction, that is, from the lower core layer 1A to the upper core layer 1B or vice versa. Or 45 ° mirrors were fabricated at locations where light was emitted to an optical element or a new optical waveguide existing on either the upper or lower side. For the processing, a 90 ° V-order diamond blade with a blade tip shape was used, and cutting was performed while applying the blade perpendicular to the core layer of the optical waveguide. Through the above series of steps, the optical waveguide of the present invention in which the core layer is formed of a plurality of layers at least partially can be manufactured.

(a)は本発明の光導波路の概略斜視図であり、(b)はそのコア層のみを取り出して示す概略斜視図である。(A) is a schematic perspective view of the optical waveguide of this invention, (b) is a schematic perspective view which takes out and shows only the core layer. 本発明の光導波路を用いた配線板の一例としての電気・光混載配線板の一構成例である。It is an example of 1 structure of the electrical / light mixed wiring board as an example of the wiring board using the optical waveguide of this invention. インプリント法を用いた光導波路の製造工程の一例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows an example of the manufacturing process of the optical waveguide using the imprint method.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B コア層
2A 下部クラッド層
2B 中間クラッド層
2C 上部クラッド層
4 溝部
5 基板
10 光導波路
31 発光素子
32 受光素子
40 電気配線層
50 ミラー
70 モールド
1A, 1B Core layer 2A Lower clad layer 2B Intermediate clad layer 2C Upper clad layer 4 Groove 5 Substrate 10 Optical waveguide 31 Light emitting element 32 Light receiving element 40 Electrical wiring layer 50 Mirror 70 Mold

Claims (9)

クラッド層とコア層とを含み、該コア層を介して信号光を入射−伝播−出射する光導波路において、前記コア層が、少なくとも一部において複数層にて形成されていることを特徴とする光導波路。   An optical waveguide that includes a clad layer and a core layer, and receives, propagates and emits signal light through the core layer, wherein the core layer is formed of a plurality of layers at least partially. Optical waveguide. 電気配線部とともに電気・光混載配線板内に配設される請求項1記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is disposed in an electric / light mixed wiring board together with the electric wiring portion. 前記電気配線部を含む電気配線層と積層されて前記電気・光混載配線板内に配設される請求項2記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 2, wherein the optical waveguide is laminated with an electric wiring layer including the electric wiring portion and disposed in the electric / optical mixed wiring board. 前記複数層にて形成されたコア層のうちの二層が、少なくとも一部において、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなる請求項1〜3のうちいずれか一項記載の光導波路。   4. The structure according to claim 1, wherein two of the core layers formed of the plurality of layers are formed of a plurality of at least a portion extending substantially in parallel in two directions orthogonal to each other between the layers. The optical waveguide according to one item. 前記複数にて形成されたコア層が、光硬化性樹脂を介して積層されている請求項1〜4のうちいずれか一項記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the plurality of core layers are laminated via a photocurable resin. 有機化合物からなる請求項1〜5のうちいずれか一項記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, comprising an organic compound. 光の進行方向に対し45°をなす方向に、ミラーが少なくとも一個設けられている請求項1〜6のうちいずれか一項記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein at least one mirror is provided in a direction that forms 45 ° with respect to the traveling direction of light. 前記クラッド層が下部クラッド層と、一層以上の中間クラッド層と、上部クラッド層とからなる請求項1〜7のうちいずれか一項記載の光導波路の製造方法において、
前記下部クラッド層の塗工後に、塗工された該下部クラッド層に対し凹凸パターンが形成された第一のモールドをプレスして、該凹凸パターンを該下部クラッド層表面に転写することにより該下部クラッド層に溝部を形成し、該溝部内に第一のコア層を塗工する第一のコア層形成工程と、
前記第一のコア層の形成された下部クラッド層上に中間クラッド層を塗工して、塗工された該中間クラッド層に対し凹凸パターンが形成された第二のモールドをプレスして、該凹凸パターンを該中間クラッド層表面に転写することにより該中間クラッド層に溝部を形成し、該溝部内に第二のコア層を塗工することを1回以上繰り返して、少なくとも一層の第二のコア層を形成する第二のコア層形成工程と、
前記第二のコア層の形成された中間クラッド層上に上部クラッド層を塗工する上部クラッド層形成工程と、を含むことを特徴とするものである。
In the method for manufacturing an optical waveguide according to any one of claims 1 to 7, wherein the cladding layer includes a lower cladding layer, one or more intermediate cladding layers, and an upper cladding layer.
After applying the lower clad layer, the lower mold layer is pressed by pressing a first mold having a concavo-convex pattern formed on the coated lower clad layer, and transferring the concavo-convex pattern to the surface of the lower clad layer. Forming a groove in the cladding layer, and applying a first core layer in the groove;
An intermediate clad layer is applied on the lower clad layer on which the first core layer is formed, and a second mold in which a concavo-convex pattern is formed is pressed against the coated intermediate clad layer, The groove pattern is formed in the intermediate cladding layer by transferring the concavo-convex pattern to the surface of the intermediate cladding layer, and coating the second core layer in the groove is repeated one or more times, so that at least one second layer is formed. A second core layer forming step of forming a core layer;
And an upper clad layer forming step of applying an upper clad layer on the intermediate clad layer on which the second core layer is formed.
前記コア層を形成するために順次用いる第一のモールドおよび第二のモールドとして、少なくとも一部に、略平行に延びる複数本の直線状凹凸パターンが形成されたものを用いて、前記第一のコア層および第二のコア層を、少なくとも一部において、層間で互いに直交する2つの方向に夫々、略平行に延びる複数本からなるよう順次形成する請求項8記載の光導波路の製造方法。   As the first mold and the second mold that are sequentially used to form the core layer, at least a part of the first mold and the second mold that are formed with a plurality of linear concavo-convex patterns extending substantially in parallel are used. 9. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 8, wherein the core layer and the second core layer are sequentially formed so as to consist of a plurality of cores extending at least partially in two directions orthogonal to each other at least partially.
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