JP2007086122A - Optical distribution member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光信号伝送を行う装置間や、装置内部の配線基板内の光接続に用いる光導波路に応用できる光配線部材に関する。 The present invention relates to an optical wiring member that can be applied to an optical waveguide used for optical connection between devices that perform optical signal transmission or in a wiring board inside the device.
FTTH(Fiber to the Home)などのブロードバンドの進展などによりITの高度化が進展し、ルーターなどに代表される高速・大容量の信号処理を行う機器において、装置間/装置内のインターコネクションの光伝送化が進みつつある。 With the advancement of IT due to the progress of broadband such as FTTH (Fiber to the Home), the light of interconnection between devices / devices in devices that perform high-speed and large-capacity signal processing such as routers. Transmission is progressing.
また、LSI技術の進歩により、その情報処理速度、集積規模が増大し、マイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの大容量化が急速に進んできている。これに伴い、これらの機能を利用したパソコンや、ハードディスクレコーダー、DVDレコーダーなどの映像情報を主体とする情報家電など多様な電子機器が市場に登場してきている。 In addition, advances in LSI technology have increased the information processing speed and integration scale, and the performance of microprocessors and the capacity of memory chips have increased rapidly. Along with this, various electronic devices such as personal computers using these functions, information appliances mainly using video information such as hard disk recorders and DVD recorders have appeared on the market.
そこで、従来の電気信号により行われてきた機器内のボード間、あるいはボード内のチップ間など比較的短距離間の信号伝送において、(1)高速化に対しては、配線のCR(C:配線の静電容量、R:配線の抵抗)時定数による信号遅延が問題となり、(2)電気配線の高密度化に対しては、EMI(Electromagnetic Interference)ノイズやチャンネル間のクロストークが問題となり、より一層の高速化および高密度化が困難となってきた。 Therefore, in signal transmission over a relatively short distance such as between boards in a device or between chips in a board, which has been performed by conventional electrical signals, (1) For high speed, CR (C: Signal capacitance due to wiring capacitance, R: wiring resistance) time constant becomes a problem, and (2) EMI (Electromagnetic Interference) noise and crosstalk between channels are a problem for increasing the density of electrical wiring. Therefore, it has become difficult to further increase the speed and density.
そこで、これらの課題を解消する技術のひとつとして、光配線(光インターコネクション)技術がある。光配線は、装置間、装置内のボード間、あるいはボード内のチップ間など種々の箇所に適用可能である。装置間や装置内の可動部を跨ぐボード間の光接続にはフレキシブルな光配線材料を用いることが有用である。可動部を跨ぐボード間接続を有する機器としては、折りたたみ式の携帯電話やノートパソコンなどがある。 Therefore, as one of the techniques for solving these problems, there is an optical wiring (optical interconnection) technique. The optical wiring can be applied to various places such as between devices, between boards in the device, or between chips in the board. It is useful to use a flexible optical wiring material for optical connection between devices and between boards straddling movable parts in the device. Devices that have board-to-board connections that straddle the movable part include foldable mobile phones and notebook computers.
このような光信号伝送システムは、電気信号を光信号に変換するための発光素子、光信号を電気信号に変換するための受光素子、および発光素子や受光素子を制御するための電気信号の授受を行うためのICなどが必要であり、またこれらの素子への電力供給も必要であり、光インターコネクションのシステムには電気配線も必要である。 Such an optical signal transmission system includes a light emitting element for converting an electric signal into an optical signal, a light receiving element for converting the optical signal into an electric signal, and an electric signal transmission / reception for controlling the light emitting element and the light receiving element. In addition, an IC or the like is required for power supply, power supply to these elements is also required, and electrical wiring is also required for the optical interconnection system.
光配線には様々な形態があるが、光の通り道であるコア部と、その周囲を覆うコア部よりも屈折率の低いクラッディング層を有している、チャネル型と呼ばれる光導波路が現在主流となっている。チャネル型は光エネルギーの減損が少なく信頼性が高い。またシングルモード伝搬タイプではコア部の径は1〜数μm程度であるが、マルチモード伝搬タイプでは数十μmとなる。 There are various forms of optical wiring, but an optical waveguide called a channel type that has a core part that is a path for light and a cladding layer that has a lower refractive index than the core part that surrounds it is currently the mainstream. It has become. The channel type has low optical energy loss and high reliability. In the single mode propagation type, the diameter of the core is about 1 to several μm, but in the multimode propagation type, it is several tens of μm.
光導波路材料としては、光ファイバーや光学素子の材料として使用されている石英やガラスが挙げられ、これらの材料は透過率などの光学特性が良好で信頼性も高い。しかし、これらの無機材料は高温で加工する必要があり、生産性が高くないことから、最近では光導波路に高分子材料を利用しようという動きが高まってきている。 Examples of the optical waveguide material include quartz and glass used as materials for optical fibers and optical elements, and these materials have good optical characteristics such as transmittance and high reliability. However, since these inorganic materials need to be processed at a high temperature and the productivity is not high, recently there has been an increase in the use of polymer materials for optical waveguides.
高分子材料による光導波路の形成方法としては、感光性を持つ光導波路材料を成膜後、露光・現像する方法(特許文献1参照)、成膜した材料を、レジストによるマスキングを施した上で、RIE(Reactive Ion Etching)によりエッチングする方法(特許文献2参照)、露光により屈折率変化を生じる材料を成膜後、選択露光する、ポリシランを材料として用いたフォトブリーチング法(特許文献3参照)、コア部のパターンを型により形成するスタンピング法(特許文献4参照)などがある。図3に、これら手法によって作製される光導波路の断面形状を模式的に示す。この図において、符号1が基板であり、符号3が第1のクラッディング層、符号4がコア部、符号5が第2のクラッディング層である。なお、図のようにコア部全体を、第1と第2のクラッディング層で覆う構造をチャネル型と呼ぶ。また、第2のクラッディング層が存在しないリッジ型と呼ばれる光導波路の構造も存在する。 As a method of forming an optical waveguide using a polymer material, a method of exposing and developing after forming a photosensitive optical waveguide material (see Patent Document 1), and masking the formed material with a resist Etching by RIE (Reactive Ion Etching) (refer to Patent Document 2), Photobleaching method using polysilane as a material after forming a material that changes the refractive index by exposure and then selectively exposing (see Patent Document 3) ), A stamping method in which the pattern of the core portion is formed by a mold (see Patent Document 4). FIG. 3 schematically shows a cross-sectional shape of an optical waveguide manufactured by these methods. In this figure, reference numeral 1 is a substrate, reference numeral 3 is a first cladding layer, reference numeral 4 is a core portion, and reference numeral 5 is a second cladding layer. As shown in the figure, a structure in which the entire core portion is covered with the first and second cladding layers is called a channel type. There is also an optical waveguide structure called a ridge type in which the second cladding layer does not exist.
フォトブリーチング法は、光の照射によって屈折率が変化する材料の特性を利用したものであり、露光によって屈折率が下がる材料を用いる場合はクラッディング層に該当する部分のみを露光し、露光によって屈折率が上がる材料を用いる場合はコア部に該当する部分のみを露光する。この方法は、クラッディング層とコア部が同一膜から出発しているので、他の方法と比べて両者の密着性は良好である。 The photo bleaching method uses the characteristics of a material whose refractive index changes by light irradiation. When using a material whose refractive index decreases by exposure, only the portion corresponding to the cladding layer is exposed and exposed by exposure. When using a material with an increased refractive index, only the portion corresponding to the core portion is exposed. In this method, since the cladding layer and the core portion start from the same film, the adhesion between the two is better than other methods.
スタンピング法は、コア部の型となる凹部を持った鋳型を予め作製し、コア部形成用の材料の膜に鋳型を押し込むか、または、鋳型上にコア部形成用の材料を塗布して成型し、別に成膜したクラッディング層と接着させる方法である。 In the stamping method, a mold having a concave portion to be a core part mold is prepared in advance, and the mold is pushed into the film of the core part forming material, or the core part forming material is applied on the mold and molded. In this method, the film is adhered to a separately formed cladding layer.
その他、第1のクラッディング層上に表面処理を施し、コア部を表面張力にて自己形成させるものがある(特許文献5参照)。表面張力にてコア部を形成する方法ではコア部とクラッディング層との界面は平滑となる。
しかしながら、高分子材料を用いた従来の光導波路形成方法はそれぞれ課題が多い。特に、コア部の径が大きいマルチモード光導波路を作製する場合に、クラッディング層に感光性材料を用いると、高分子材料をコア部の径である数十μmの深さまで掘り込む必要があり、現像に多くの時間を費やすことになる。また、現像で形成される高分子材料の界面を平滑にするには限界があり、コア部とクラッディング層との境界が平滑でなくなるために導波光散乱が大きくなり、光伝搬損失が増大する。また、RIEによるエッチングでは、エッチングに多くの時間を費やすことやコア部とクラッディング層の界面が粗くなることに加え、真空でのプロセスであるため生産コストが高い。 However, conventional optical waveguide forming methods using polymer materials have many problems. In particular, when a multimode optical waveguide having a large core portion diameter is manufactured, if a photosensitive material is used for the cladding layer, it is necessary to dig a polymer material to a depth of several tens of μm, which is the diameter of the core portion. A lot of time is spent on development. In addition, there is a limit to smoothing the interface of the polymer material formed by development, and the boundary between the core portion and the cladding layer is not smooth, so that the waveguide light scattering increases and the light propagation loss increases. . In addition, in RIE etching, in addition to spending a lot of time for etching, the interface between the core portion and the cladding layer becomes rough, and since it is a vacuum process, the production cost is high.
フォトブリーチング法は1種類の材料で屈折率差を発現させているため、コア部とクラッディング層の屈折率差を大きくすることが困難である。現在使用できる材料における相対屈折率差Δnは0.03程度であり、このような小さな相対屈折率差であると光導波路の形状が曲線を描き、かつその曲率半径が小さい場合に導波光がコア部からクラッディング層を通って外部へ漏出しやすくなったり、複数のコア部が近接している場合に導波光が干渉するクロストークが起きやすくなる。また、フォトブリーチングに用いられるポリシランは硬化温度が300℃以上と高くなるため、光導波路の周辺部材に用いられる材料の選択幅が小さくなってしまう。ここで、相対屈折率差Δnとは、「(コア部の屈折率−クラッディング層の屈折率)/コア部の屈折率」で与えられる。 In the photo bleaching method, since the refractive index difference is expressed with one kind of material, it is difficult to increase the refractive index difference between the core portion and the cladding layer. The relative refractive index difference Δn in a material that can be used at present is about 0.03. When such a relative refractive index difference is small, the shape of the optical waveguide draws a curve, and the waveguide light is the core when the radius of curvature is small. It is easy to leak from the portion through the cladding layer to the outside, or when a plurality of core portions are close to each other, crosstalk in which guided light interferes easily occurs. In addition, since polysilane used for photobleaching has a curing temperature as high as 300 ° C. or higher, the selection range of materials used for the peripheral member of the optical waveguide is reduced. Here, the relative refractive index difference Δn is given by “(refractive index of core portion−refractive index of cladding layer) / refractive index of core portion”.
スタンピング法は鋳型により形状を固定した状態で硬化させるため高分子材料に内部応力が発生したり、硬化後のコア部を鋳型から低応力で剥離させる必要があるため、コア部に用いる高分子材料にあわせて予め鋳型に施す界面処理の処理剤や処理方法などを選別しなければならない。 Since the stamping method is cured with the shape fixed by the mold, internal stress is generated in the polymer material, or the cured core part needs to be peeled off from the mold with low stress. Therefore, it is necessary to select the interfacial treatment agent and treatment method to be applied to the mold in advance.
コア部を表面張力で形成する方法は、界面の親和力のコントロールのみでコア部を所定の位置に定着させているため、用いる材料により表面処理方法を細かく最適化する必要がある。さらに表面処理剤をクラッディング層に設けるため、表面処理剤の屈折率をも考慮して光導波路を設計しなければならず、製造工程の精密な制御が要求される。 In the method of forming the core portion with surface tension, the core portion is fixed at a predetermined position only by controlling the affinity of the interface, and therefore it is necessary to finely optimize the surface treatment method depending on the material used. Further, since the surface treatment agent is provided in the cladding layer, the optical waveguide must be designed in consideration of the refractive index of the surface treatment agent, and precise control of the manufacturing process is required.
その他、光導波路材料に吸湿性が高いものを用いる場合は、吸湿による屈折率の変化が光学特性を劣化させるため、光導波路の周囲にバリア層を別途に設ける必要がある。 In addition, when a material having a high hygroscopic property is used as the optical waveguide material, a change in the refractive index due to the moisture absorption deteriorates the optical characteristics. Therefore, it is necessary to separately provide a barrier layer around the optical waveguide.
すなわち本発明は、溝を有する金属層と、前記溝に沿って形成されるコア部と、コア部と金属層との間に形成されるコア部より屈折率が小さいクラッディング層を有する光配線部材であり、本発明のもう一つは、金属層に溝を形成し、次いで溝の底面および側面に沿ってコア部より屈折率が小さいクラッディング層を形成し、金属層の溝の位置に存在するクラッディング層の窪み部分に前記クラッディング層に接してコア部を形成する光配線部材の製造方法である。 That is, the present invention relates to an optical wiring having a metal layer having a groove, a core portion formed along the groove, and a cladding layer having a refractive index smaller than that of the core portion formed between the core portion and the metal layer. According to another aspect of the present invention, a groove is formed in the metal layer, and then a cladding layer having a refractive index smaller than that of the core portion is formed along the bottom and side surfaces of the groove. It is a manufacturing method of the optical wiring member which forms a core part in contact with the said cladding layer in the hollow part of the existing cladding layer.
本発明の光配線部材によれば、光導波路の製造が容易であり、また、コア部とクラッディング層の界面を平滑にすることができるため導波光散乱が少ない優れた光学特性を有する光導波路が得られる。さらに、使用できる材料の選択範囲が広いため、コア部とクラッディング層の屈折率差が大きくなるように設計することが可能であり、導波光の閉じこめ効果を大きくすることができる。また、エポキシ樹脂など比較的低温で硬化できる材料を用いることができるので、電気配線板として一般的に用いられるガラスエポキシ基板上へ光導波路を形成することができる。 According to the optical wiring member of the present invention, the optical waveguide can be easily manufactured, and the interface between the core portion and the cladding layer can be smoothed, so that the optical waveguide has excellent optical characteristics with less guided light scattering. Is obtained. Furthermore, since the range of materials that can be used is wide, it can be designed so that the refractive index difference between the core portion and the cladding layer is large, and the confinement effect of guided light can be increased. Further, since a material that can be cured at a relatively low temperature such as an epoxy resin can be used, an optical waveguide can be formed on a glass epoxy substrate generally used as an electric wiring board.
本発明における光配線部材の断面図を模式的に図1に示す。基板1上の金属層2に形成された溝上に第1のクラッディング層3とコア部4、第2のクラッディング層5が順に積層されている。ただし、第2のクラッディング層5は必ずしも必要ではない。好ましくは第2のクラッディング層を設けることで、導波光が主に伝搬するコア部を覆うことができ、このため、光伝搬特性が湿度などの周囲の雰囲気の影響を受けにくくなる。第2のクラッディング層を設ける場合、コア部の表面の少なくとも一部が覆われていればよく、コア部の表面全体が第2のクラッディング層で覆われていることがさらに好ましい。コア部の一部が外気に曝される部分があっても、空気の屈折率は1であるためコア部の屈折率より小さく、伝搬光をコア部に閉じこめる効果は得られる。 A cross-sectional view of the optical wiring member in the present invention is schematically shown in FIG. A first cladding layer 3, a core portion 4, and a second cladding layer 5 are sequentially stacked on a groove formed in the metal layer 2 on the substrate 1. However, the second cladding layer 5 is not always necessary. Preferably, by providing the second cladding layer, it is possible to cover the core portion where the guided light is mainly propagated, and therefore, the light propagation characteristics are not easily influenced by the surrounding atmosphere such as humidity. When the second cladding layer is provided, it is sufficient that at least a part of the surface of the core part is covered, and it is more preferable that the entire surface of the core part is covered with the second cladding layer. Even if a part of the core part is exposed to the outside air, since the refractive index of air is 1, it is smaller than the refractive index of the core part, and the effect of confining the propagating light in the core part can be obtained.
金属層に形成される溝は図1のように、その底面部10が第1のクラッディング層で形成されていてもよく(溝が金属層を貫通している状態)、また図2にように溝の底面部10が金属層で形成されていてもよい(溝が金属層を貫通していない状態)。本発明の光配線部材の構成において、コア部および第1のおよび第2のクラッディング層からなる部分は光導波路としての機能を持ち、溝を有する金属層は光導波路を所定の位置に形成するための型としての機能を持つ。また、金属層は、それ以外に電気配線として、もしくは光導波路の吸湿などを抑える対環境のバリア層として活用することもできる。また基板を用いることにより、光導波路を含む光配線部材の強度を高めることができる。 As shown in FIG. 1, the bottom surface 10 of the groove formed in the metal layer may be formed of the first cladding layer (in a state where the groove penetrates the metal layer), and as shown in FIG. Further, the bottom surface portion 10 of the groove may be formed of a metal layer (a state where the groove does not penetrate the metal layer). In the configuration of the optical wiring member of the present invention, the core portion and the portion made of the first and second cladding layers function as an optical waveguide, and the metal layer having the groove forms the optical waveguide at a predetermined position. It has a function as a mold for. In addition, the metal layer can also be used as an electrical wiring or an environmental barrier layer that suppresses moisture absorption of the optical waveguide. Moreover, the strength of the optical wiring member including the optical waveguide can be increased by using the substrate.
図1および図2では、金属層2が基板1上に形成されている形態を示しているが、基板1は本発明では必ずしも必要としない。基板を用いる場合、その材料は特に限定されないが、金属基板やセラミックス基板、ガラス基板、石英基板、シリコンウエハーなどの無機基板や、プラスチックフィルムやガラスエポキシ基板などを挙げることができる。
1 and 2 show a form in which the metal layer 2 is formed on the substrate 1, the substrate 1 is not necessarily required in the present invention. When the substrate is used, the material is not particularly limited, and examples thereof include a metal substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a quartz substrate, an inorganic substrate such as a silicon wafer, a plastic film, a glass epoxy substrate, and the like.
本発明において、金属層は金属箔や、基板上にスパッタリングやめっきによって形成されたものが挙げられ、特に限定されない。金属層に用いる材料としては特に限定されないが、銅、アルミニウム、クロム、金、銀、ステンレス、ニッケル、チタン、タングステンなどを含むものなどを用いることができる。金属層はパターニングして電気配線として使用することも可能であり、この場合は、電気抵抗が低く電気回路材料としての汎用性が高い、銅または銅を含む合金を好ましく用いることができる。銅箔を用いる場合、公知の配線基板用の圧延箔、電解箔などを用いることができる。 In the present invention, the metal layer is not particularly limited, and examples thereof include a metal foil and those formed on a substrate by sputtering or plating. A material used for the metal layer is not particularly limited, and a material containing copper, aluminum, chromium, gold, silver, stainless steel, nickel, titanium, tungsten, or the like can be used. The metal layer can be patterned and used as an electric wiring. In this case, copper or an alloy containing copper, which has low electric resistance and high versatility as an electric circuit material, can be preferably used. When using copper foil, the well-known rolling foil for circuit boards, electrolytic foil, etc. can be used.
本発明のクラッディング層やコア部を形成するための高分子材料は、コア部に光を閉じ込め伝搬させる光導波路として機能させるため、屈折率がn1である第1のクラッディング層、屈折率ncであるコア部、屈折率がn2である第2のクラッディング層(用いる場合)とすると、n1<nc、かつn2<ncの関係を満たす高分子材料であれば良い。上記の関係を満たすUV硬化樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、アラミド樹脂などを用いることができる。 Since the polymer material for forming the cladding layer and the core portion of the present invention functions as an optical waveguide for confining and propagating light in the core portion, the first cladding layer having a refractive index n1 and the refractive index n the core portion is c, the refractive index of the second cladding layer (where used) is n 2 that, n 1 <n c, and may be a polymer material that satisfies the relationship of n 2 <n c. A UV curable resin, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an aramid resin, or the like that satisfies the above relationship can be used.
熱可塑性樹脂は柔軟であり、屈曲性の高い光配線部材が得られやすい。また、光配線部材製造時の加熱プロセスなどで、金属層などの硬い材料との線膨張率の違いから生じる内部ひずみを緩和することができ、好ましい。本発明で用いる熱可塑性樹脂は特に限定されないが、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、シクロオレフィン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルフォンなどが好ましい。 The thermoplastic resin is flexible, and an optical wiring member having high flexibility is easily obtained. In addition, it is preferable because internal strain caused by a difference in linear expansion coefficient from a hard material such as a metal layer can be reduced in a heating process at the time of manufacturing an optical wiring member. The thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, but PMMA (polymethyl methacrylate), polycarbonate, polystyrene, polyetherimide, cycloolefin, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether sulfone and the like are preferable.
熱硬化樹脂は、高い耐熱性と機械強度を有するという特徴を持っている。本発明で用いる熱硬化樹脂は特に限定されないが、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、重水素化ポリイミド、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂、エポキシ−ノボラック樹脂、シアネート樹脂、BT(ビスマレイミド・トリアジン)樹脂、ベンゾシクロブテン、フッ素化ベンゾシクロブテン、ポリシロキサン、重水素化ポリシロキサン、アルキル置換型シロキサン、シリコーン樹脂、重水素化シリコーン樹脂、フッ素化ポリエーテル、ポロフルオロメタクリレートなどが好ましい。 Thermosetting resins have the characteristics of having high heat resistance and mechanical strength. The thermosetting resin used in the present invention is not particularly limited, but polyimide, fluorinated polyimide, deuterated polyimide, polynorbornene, epoxy resin, epoxy-novolak resin, cyanate resin, BT (bismaleimide / triazine) resin, benzocyclobutene Fluorinated benzocyclobutene, polysiloxane, deuterated polysiloxane, alkyl-substituted siloxane, silicone resin, deuterated silicone resin, fluorinated polyether, polyfluoromethacrylate and the like are preferable.
本発明で用いるUV硬化樹脂は特に限定されないが、UV硬化型エポキシ樹脂、UV硬化型アクリル樹脂、UV硬化型ハロゲン化アクリル樹脂などが好ましい。 The UV curable resin used in the present invention is not particularly limited, but a UV curable epoxy resin, a UV curable acrylic resin, a UV curable halogenated acrylic resin, and the like are preferable.
その他、アラミド樹脂、フッ素化アラミド樹脂、スルフォン化アラミド樹脂なども用いることができる。 In addition, an aramid resin, a fluorinated aramid resin, a sulfonated aramid resin, or the like can also be used.
必要に応じて光導波路のクラッディング層やコア部用の高分子材料に無機フィラーを添加してもよい。無機フィラーを加えることにより、形成されるコア部またはクラッディング層の屈折率の温度依存性や線膨張係数を低減することができる。また、無機フィラーの粒径が小さく、無機フィラーの屈折率が混合する高分子材料の屈折率に近い方が、無機フィラーを加えることによる導波光散乱の増大を抑えることができ、好ましい。無機フィラーとしては特に限定されないが、Si−O結合、Mg−O結合、Al−O結合のいずれかの結合を含む材料から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。Si−O結合、Mg−O結合、Al−O結合を有する材料は、化学的に安定であり、そのため固体状態でエネルギーギャップが大きい、つまり透明であるものが多い。また、これらの材料は、固体状態の屈折率が高分子材料の屈折率域である1.4〜1.8の間になるものが多く好ましい。例えば、SiO2、Al2O3、MgO、MgAl2O4やAlとSi、MgとAl、MgとSi、TiとSiの複酸化物や固溶体などがあり、さらにこれらに、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Ag、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどの酸化物を固溶させたものを用いることができる。その他の複酸化物として、CaSiO3、ZrSiO4、BaCrO4、ZnCrO4などを用いることができる。金属硫酸塩も無機フィラーとして好ましく用いることができ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウムなどが挙げられる。硫酸バリウムとしては、粒子径が小さいものを得やすいという点から、沈降性硫酸バリウムが好ましい。その他の無機物として、炭酸バリウム、炭酸カルシウムなどの炭酸塩や、フッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウムなどのフッ化物を用いることができる。これらの無機物以外でも、屈折率が1.4〜2.4の範囲であれば単独で、もしくは2種類以上を複合させた形で用いることができる。 If necessary, an inorganic filler may be added to the cladding layer of the optical waveguide or the polymer material for the core portion. By adding an inorganic filler, the temperature dependence of the refractive index of the core part or cladding layer to be formed and the linear expansion coefficient can be reduced. Further, it is preferable that the inorganic filler has a smaller particle size and the refractive index of the inorganic filler is close to the refractive index of the polymer material mixed, because an increase in guided light scattering due to the addition of the inorganic filler can be suppressed. Although it does not specifically limit as an inorganic filler, It is preferable that it is at least 1 sort (s) chosen from the material containing any coupling | bonding of a Si-O bond, Mg-O bond, and Al-O bond. A material having a Si—O bond, a Mg—O bond, and an Al—O bond is chemically stable, and therefore, a material having a large energy gap in a solid state, that is, a transparent material is often used. Further, many of these materials have a solid-state refractive index between 1.4 and 1.8 which is the refractive index region of the polymer material. For example, there are SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, MgAl 2 O 4 , Al and Si, Mg and Al, Mg and Si, Ti and Si double oxides and solid solutions, and further, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Ag, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and other oxides are dissolved. Can be used. As other double oxides, CaSiO 3 , ZrSiO 4 , BaCrO 4 , ZnCrO 4 and the like can be used. Metal sulfates can also be preferably used as the inorganic filler, and examples thereof include barium sulfate, calcium sulfate, and strontium sulfate. As barium sulfate, precipitated barium sulfate is preferred because it is easy to obtain one having a small particle size. As other inorganic substances, carbonates such as barium carbonate and calcium carbonate, and fluorides such as magnesium fluoride, sodium fluoride, barium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, and lithium fluoride can be used. In addition to these inorganic substances, if the refractive index is in the range of 1.4 to 2.4, they can be used alone or in combination of two or more.
本発明の光配線部材を形成するには、まず、金属層に光導波路(コア部)が収まる溝を形成し、溝の底面および側面に沿って第1のクラッディング層を形成する。次いで、金属層の溝に位置する第1のクラッディング層の窪み上にコア部を形成する。好ましくは、引き続き、第1のクラッディング層と第2のクラッディング層とでコア部全体を覆う形状となるように第2のクラッディング層を形成する。第1のクラッディング層と第2クラッディング層は、n1<nc、かつn2<ncの関係を満たすものであればn1=n2であってもよく、また同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。 In order to form the optical wiring member of the present invention, first, a groove in which the optical waveguide (core part) is accommodated is formed in the metal layer, and the first cladding layer is formed along the bottom surface and side surface of the groove. Next, a core portion is formed on the depression of the first cladding layer located in the groove of the metal layer. Preferably, the second cladding layer is continuously formed so that the first cladding layer and the second cladding layer continuously cover the entire core portion. The first cladding layer and the second cladding layer, n 1 <n c, and may be n 2 <n n 1 = n 2 If the relationship fulfills a c, a and in the same material Alternatively, different materials may be used.
本発明における相対屈折率差Δnは、大きければ大きい程、コア部への伝搬光を閉じこめる効果が大きくなる。Δnは、0.04以上0.4以下が好ましい。Δnが0.04以上となると、コア部への伝搬光閉じこめ効果が大きくなり、光導波路を小さい曲率半径で曲げても、伝搬光の光導波路外への漏れを小さくするもしくは無くすることができる。Δnが0.4より大きくなると、コア部材料に高分子材料として極端に屈折率が大きいものを用い、かつクラッディング層に極端に屈折率が小さいものを用いることになり、材料選択の幅が狭くなる。 The greater the relative refractive index difference Δn in the present invention, the greater the effect of confining the light propagating to the core. Δn is preferably 0.04 or more and 0.4 or less. When Δn is 0.04 or more, the effect of confining the propagation light to the core portion is increased, and even when the optical waveguide is bent with a small radius of curvature, the leakage of the propagation light to the outside of the optical waveguide can be reduced or eliminated. . When Δn is larger than 0.4, a polymer material having an extremely high refractive index is used as the core material, and a material having an extremely low refractive index is used as the cladding layer. Narrow.
金属層に光導波路を設けるための溝を形成する方法として、フォトレジストで溝を形成する部分以外をマスクし、金属層をエッチングする方法が挙げられる。金属層が基板上に形成されている場合は、エッチングにより溝の金属層を全て除去してもよい。基板がなく金属層のみの場合は、溝が金属層を貫通しないように窪み形状にすると、第1のクラッディング層形成用の材料を塗布する際に塗液が溝の底面から漏れ出すのを防ぐことができる。 As a method of forming a groove for providing an optical waveguide in a metal layer, a method of etching the metal layer while masking portions other than the portion where the groove is formed with a photoresist can be cited. When the metal layer is formed on the substrate, the entire metal layer in the groove may be removed by etching. When there is no substrate and only a metal layer, if the groove is formed so as not to penetrate the metal layer, the coating liquid leaks from the bottom surface of the groove when the material for forming the first cladding layer is applied. Can be prevented.
また、金属層に溝を形成する他の方法としては、溝となる部分以外の部分に金属材料を形成する方法等が挙げられる。この方法によれば、金属層を貫通した形状の溝が形成される。金属層を溝以外の部分へ選択的に形成する方法は、例えば、電気回路基板の金属配線をめっきによって形成するセミアディティブ法やフルアディティブ法を応用することができる。セミアディティブ法は、基板上に電荷供給用の下地金属層をスパッタリングなどにより形成し、溝を形成する部分をフォトレジストでマスクした上で、電解めっきにより溝以外の部分へめっきを成長させる方法である。フルアディティブ法は、基板上の溝を形成する部分以外の部分へパラジウムなどの触媒を付与し、無電解めっきにより溝以外の部分へめっきを成長させる方法である。 In addition, as another method of forming the groove in the metal layer, a method of forming a metal material in a portion other than the portion that becomes the groove, or the like can be given. According to this method, a groove having a shape penetrating the metal layer is formed. As a method for selectively forming the metal layer in a portion other than the groove, for example, a semi-additive method or a full additive method in which the metal wiring of the electric circuit board is formed by plating can be applied. The semi-additive method is a method in which a base metal layer for supplying electric charge is formed on a substrate by sputtering or the like, and a portion where the groove is formed is masked with a photoresist, and then plating is grown to a portion other than the groove by electrolytic plating. is there. The full additive method is a method in which a catalyst such as palladium is applied to a portion other than the portion where the groove is formed on the substrate, and the plating is grown to the portion other than the groove by electroless plating.
その他、レーザーによって溝加工を行う方法やダイシングブレードなどを用いた機械研削法が挙げられる。ただし、レーザーやダイシングブレードによる方法は1次元の線状加工形成であるため、エッチングやめっきによる方法が2次元面に溝を一度に形成できるのに対し、光導波路パターンを大面積に高密度で形成する場合などにおいて、生産性という観点からは劣る。 In addition, there are a method of performing groove processing with a laser and a mechanical grinding method using a dicing blade. However, since the laser or dicing blade method is a one-dimensional linear process formation, the etching or plating method can form grooves on the two-dimensional surface at one time, whereas the optical waveguide pattern can be formed in a large area with high density. In the case of forming, it is inferior from the viewpoint of productivity.
本発明では、光導波路を形成する型として金属層に溝を形成するため、溝の形状は、断面形状において溝の側面が底面に対し垂直か、あるいは溝の上面部が溝の底面部よりも広がるように傾斜していることが好ましい。溝の側面と底面のなす角は図1および図2におけるAで示される角度であり、角度Aは30°以上90°以下であることが好ましい。角度Aが30°以上であるとコア部の材料を溝の位置に局在化させやすくなり、また、角度Aが90°以下であると、溝の上面部の幅が底面部よりも広くなり、溝内にクラッディング層やコア部が隙間なく形成しやすくなる。 In the present invention, since the groove is formed in the metal layer as a mold for forming the optical waveguide, the groove shape is such that the side surface of the groove is perpendicular to the bottom surface in the cross-sectional shape, or the top surface of the groove is more than the bottom surface of the groove. It is preferable to incline so that it may spread. The angle formed between the side surface and the bottom surface of the groove is an angle indicated by A in FIGS. 1 and 2, and the angle A is preferably 30 ° or more and 90 ° or less. When the angle A is 30 ° or more, the material of the core portion is easily localized at the groove position, and when the angle A is 90 ° or less, the width of the upper surface portion of the groove is wider than the bottom surface portion. The cladding layer and the core portion can be easily formed in the groove without any gap.
次に金属層に形成される溝の深さについての好ましい範囲を述べる。ここで溝の深さとは、金属層の上表面から金属層に形成された溝の底面へ下ろした垂線の長さであり、図1あるいは図2のdで示される長さである。金属層に形成される溝の深さは、光導波路を埋め込むことができるだけの深さがあればよいが、後述するように、溝が浅くてもコア部に用いた材料が自己凝集力が大きく、溝内に容易に局在化できる場合は、コア部を十分埋め込むほどの深い溝である必要はない。溝が浅すぎると、第1のクラッディング層形成用の材料を塗布した際に、表面のレベリングにより溝の窪んだ形状が第1のクラッディング層の表面に反映されない、あるいは第1のクラッディング層表面に窪みが形成されたとしても浅いために、コア部形成用の材料が溝に局在化しない、などの問題が生じる可能性があるので、溝の深さは10μm以上であることが好ましい。一方、溝が深すぎると、溝の形成に要する時間が長くなり経済的でないため、溝の深さは200μm以下であることが好ましい。 Next, the preferable range about the depth of the groove | channel formed in a metal layer is described. Here, the depth of the groove is the length of a perpendicular line extending from the upper surface of the metal layer to the bottom surface of the groove formed in the metal layer, and is the length indicated by d in FIG. 1 or FIG. The depth of the groove formed in the metal layer may be deep enough to embed the optical waveguide. However, as will be described later, the material used for the core portion has a large self-aggregation force even if the groove is shallow. If it can be easily localized in the groove, the groove does not need to be deep enough to embed the core part sufficiently. If the groove is too shallow, when the material for forming the first cladding layer is applied, the concave shape of the groove due to the leveling of the surface is not reflected on the surface of the first cladding layer, or the first cladding Even if a dent is formed on the surface of the layer, the depth of the groove may be 10 μm or more because the core forming material may not be localized in the groove because it is shallow. preferable. On the other hand, if the groove is too deep, it takes a long time to form the groove, which is not economical. Therefore, the groove depth is preferably 200 μm or less.
本発明では、図1のように、金属層に設けられた溝の側面に沿うように第1のクラッディング層を形成し、溝の位置に存在する第1のクラッディング層の窪みに、コア部形成用の材料を重力、自己凝集力、第1のクラッディング層との濡れ性などにより局在化させる。ここでいう局在化とは、コア部形成用の材料が第1のクラッディング層の窪みに集中的に存在する現象のことを言う。 In the present invention, as shown in FIG. 1, the first cladding layer is formed along the side surface of the groove provided in the metal layer, and the core is formed in the depression of the first cladding layer existing at the groove position. The material for forming the part is localized by gravity, self-cohesive force, wettability with the first cladding layer, or the like. Localization as used herein refers to a phenomenon in which the material for forming the core portion is concentrated in the depressions of the first cladding layer.
溝が形成された金属層に形成する第1のクラッディング層は、第1のクラッディング層形成用の材料をスピンコーターやスクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどを用いて塗布した後、乾燥、固化することによって得られる。第1のクラッディング層の窪みに形成するコア部は、第1のクラッディング層上にコア部形成用の材料をスピンコーターやスクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどを用いて塗布し、乾燥、固化する方法が挙げられる。また、インクジェット法やディスペンサー法で塗布してもよい。 The first cladding layer formed on the grooved metal layer is coated with a material for forming the first cladding layer using a spin coater, screen printing, blade coater, die coater, etc., and then dried. Obtained by solidification. The core part to be formed in the depression of the first cladding layer is coated with a material for forming the core part on the first cladding layer using a spin coater, screen printing, blade coater, die coater, etc., and dried. The method of solidifying is mentioned. Moreover, you may apply | coat by the inkjet method or the dispenser method.
コア部が第1のクラッディング層の窪みに収まるためには、第1のクラッディング層とコア部形成用の材料の塗れ性と、コア部形成用の材料の流動性の制御が重要である。塗布するコア部形成用の材料の分量や粘度などを変え流動性を制御することにより、コア部形成用の材料を窪み部分を特に狙うことなく第1のクラッディング層上に単に塗布するだけで、第1のクラッディング層上の窪みへコア部形成用の材料を最適な形状で埋め込むことも可能である。両者の塗れ性が良すぎると、コア部形成用の材料を塗布した際にコア部形成用の材料が第1のクラッディング層の窪み部分だけでなく窪み以外の部分に広がってしまい、逆に塗れ性が悪すぎると、第1のクラッディング層とコア部との接着性が悪くなり、コア部形成用の材料が第1のクラッディング層の窪みに埋め込まれなくなる。第1のクラッディング層とコア部形成用の材料との塗れ性が最適ではない場合の塗れ性の制御方法として、第1のクラッディング層表面にUVを照射し塗れ性を向上させるなどの方法が挙げられる。UVを照射する場合は、溝とそれ以外の部分でマスクによりUVの透過光量を変えることで、両者の塗れ性を制御することができる。 In order for the core part to fit in the depression of the first cladding layer, it is important to control the wettability of the first cladding layer and the core part forming material and the fluidity of the core part forming material. . By changing the amount and viscosity of the core part forming material to be applied and controlling the fluidity, the core part forming material can be simply applied onto the first cladding layer without specifically aiming at the recessed part. It is also possible to embed a material for forming the core portion in an optimal shape in the depression on the first cladding layer. If the wettability of both is too good, when the material for forming the core part is applied, the material for forming the core part spreads not only in the recessed part of the first cladding layer but also in the part other than the recessed part. If the wettability is too bad, the adhesiveness between the first cladding layer and the core portion is deteriorated, and the material for forming the core portion is not embedded in the depression of the first cladding layer. As a method for controlling the paintability when the paintability between the first cladding layer and the material for forming the core is not optimal, a method of improving the paintability by irradiating the surface of the first cladding layer with UV light. Is mentioned. In the case of irradiating UV, the paintability of both can be controlled by changing the amount of transmitted UV light with a mask at the groove and other portions.
コア部形成用の材料が窪み以外の部分に広がる場合には、エアーや窒素ガスなどを基板表面に吹きつける、バキュームで吸引する、無塵布やバフで拭くなど行うことにより、余分なコア部形成用の材料を除去することができる。 If the material for forming the core spreads to other parts than the dents, the excess core can be removed by blowing air or nitrogen gas onto the substrate surface, sucking with vacuum, wiping with dust-free cloth or buffing, etc. The forming material can be removed.
第1のクラッディング層およびコア部を形成した後、第2のクラッディング層を形成する方法は、第1のクラッディング層を形成する方法に準ずる。 The method of forming the second cladding layer after forming the first cladding layer and the core portion is in accordance with the method of forming the first cladding layer.
本発明の製造方法によると、第1のクラッディング層やコア部形成用の材料を塗布した際に、それぞれの表面は液状もしくは溶液状の高分子材料を用いているため、表面張力によって滑らかな形状となる。また、金属層の溝でコア部の形状を確保しているため、形成された第1のクラッディング層やコア部に対しエッチングなどの加工を施す必要がなく、それぞれの領域の表面は平滑に保たれる。したがって、クラッディング層とコア部の界面が非常にはっきりとしている。一方、従来の手法である、現像またはエッチングでコア部を作製する方法ではコア部の界面は粗くなり、特にフォトブリーチング法ではコア部とクラッディング層との界面がぼやける傾向にある。界面が平滑な光導波路の方が、導波モードの劣化や光伝搬損失が少ないなど光学特性に優れていることから、本発明で得られる光導波路は有用である。また、本発明における金属層のエッチングは高分子材料のエッチングや現像に比較して短時間で行うことができるため、本発明の製造方法の生産性は高い。 According to the manufacturing method of the present invention, when the material for forming the first cladding layer and the core portion is applied, each surface uses a liquid or solution-like polymer material, so that the surface tension is smooth. It becomes a shape. In addition, since the shape of the core portion is secured by the groove of the metal layer, it is not necessary to perform processing such as etching on the formed first cladding layer or core portion, and the surface of each region is smooth. Kept. Therefore, the interface between the cladding layer and the core portion is very clear. On the other hand, in the conventional method of producing the core part by development or etching, the interface of the core part becomes rough, and in particular, in the photo bleaching method, the interface between the core part and the cladding layer tends to be blurred. The optical waveguide obtained by the present invention is more useful because an optical waveguide having a smooth interface has superior optical characteristics such as a deterioration in waveguide mode and a small optical propagation loss. In addition, since the etching of the metal layer in the present invention can be performed in a shorter time compared to the etching and development of the polymer material, the productivity of the manufacturing method of the present invention is high.
第2のクラッディング層を形成した後、さらにその表面に金属層(以下、表面金属層という)を形成してもよい。この金属層の形成方法は、金属箔のラミネートやスパッタリング、めっきなどが挙げられる。表面金属層は、光導波路への水分の浸入を防ぐバリア層として用いても良いし、パターニングし電気配線として用いても良い。 After forming the second cladding layer, a metal layer (hereinafter referred to as a surface metal layer) may be further formed on the surface thereof. Examples of the method for forming the metal layer include metal foil lamination, sputtering, and plating. The surface metal layer may be used as a barrier layer that prevents moisture from entering the optical waveguide, or may be patterned and used as an electrical wiring.
本発明における光配線部材作製の出発材料として、金属層が基板上に形成されている場合、第2のクラッディング層を形成した後に基板を除去することも可能である。基板と金属層が再剥離性の粘着剤などで弱粘着力で貼り合わされている場合はそのまま剥離すれば良いし、強固に接着している場合はエッチングにより基板を溶解し除去しても良い。基板に屈曲性がないものを用いている場合は、基板を除去することで光配線部材に屈曲性が増し、光配線部材として引き回しの自由度が増し好ましい。 When the metal layer is formed on the substrate as a starting material for producing the optical wiring member in the present invention, it is also possible to remove the substrate after forming the second cladding layer. When the substrate and the metal layer are bonded with a weakly adhesive force such as a removable adhesive, the substrate may be peeled off as it is, and when it is firmly bonded, the substrate may be dissolved and removed by etching. When a substrate having no flexibility is used, it is preferable to remove the substrate to increase the flexibility of the optical wiring member and to increase the degree of freedom of routing as the optical wiring member.
基板を剥離した後、基板にもともと形成されていた金属層(以下、下部金属層という)は上述した表面金属層と同様に、光導波路への水分の浸入を防ぐバリア層として活用しても良いし、パターニングし電気配線として用いても良い。ただし、下部金属層をバリア層として用いる場合は、下部金属層へ溝を形成する際に、下部金属層を貫通させないで溝の底面に金属層を残しておく方が好ましい。 After peeling off the substrate, the metal layer originally formed on the substrate (hereinafter referred to as the lower metal layer) may be used as a barrier layer for preventing moisture from entering the optical waveguide, similar to the surface metal layer described above. Then, it may be patterned and used as electric wiring. However, when the lower metal layer is used as the barrier layer, it is preferable to leave the metal layer on the bottom surface of the groove without penetrating the lower metal layer when forming the groove in the lower metal layer.
本発明の光配線部材の表面や内部に、光電変換素子や光受動部品などを組み込んだり、電気配線を形成したり、本発明の光配線部材を別の基板に貼り合わすなどして、様々な目的に合った光配線基板を作製することができる。光電変換素子としては、レーザーやフォトディテクターが挙げられる。これらの素子の中でも端面でなく素子表面で発光や受光を行う面発光型レーザーや、面受光型のフォトディテクターを用いると、光伝搬時の光の広がりを小さくしやすい、信号強度を大きく取りやすい、受発光部分の実装構造を簡単にしやすいことなどから好ましい。また、受発光素子と光導波路の光結合のために、必要に応じて、ミラーやレンズを組み込むことができる。例えば、ミラーは光導波路端面を45°にダイシングブレードなどで切り込むことで形成することができる。その他、光の合分波器、波長フィルター、波長多重器などの受動光回路を光配線基板内に作り込んでもよい。 Various kinds of devices such as incorporating photoelectric conversion elements or passive optical components on the surface or inside of the optical wiring member of the present invention, forming electric wiring, or bonding the optical wiring member of the present invention to another substrate, etc. An optical wiring board suitable for the purpose can be manufactured. Examples of the photoelectric conversion element include a laser and a photodetector. Among these elements, using a surface-emitting laser that emits or receives light on the element surface instead of the end face, or a surface-receiving type photodetector, it is easy to reduce the spread of light during light propagation and to increase the signal intensity. It is preferable because the mounting structure of the light emitting / receiving portion can be easily simplified. Moreover, a mirror and a lens can be incorporated as needed for optical coupling between the light emitting / receiving element and the optical waveguide. For example, the mirror can be formed by cutting the end face of the optical waveguide at 45 ° with a dicing blade or the like. In addition, passive optical circuits such as an optical multiplexer / demultiplexer, a wavelength filter, and a wavelength multiplexer may be formed in the optical wiring board.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
各特性の測定方法、条件は以下の通りである。
<屈折率>
メトリコン社製のプリズムカップラー装置2010と専用のP−1プリズムを用いて25℃で測定した。
<光伝搬損失>
JPCA規格(JPCA-PE02−05−01S−2004)に準じてカットバック法で測定した。
The measurement method and conditions for each characteristic are as follows.
<Refractive index>
Measurement was performed at 25 ° C. using a prism coupler device 2010 manufactured by Metricon and a dedicated P-1 prism.
<Light propagation loss>
It was measured by the cutback method according to the JPCA standard (JPCA-PE02-05-01S-2004).
実施例1
厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板上に厚さ70μmの銅箔が貼り合わされたガラスエポキシ銅張積層板“ニカプレックス”L−6504C(ニッカン工業(株)製)上にフォトレジスト層を形成し、露光、現像後、図4に示す幅100μmで1mmピッチのストライプ状開口部をレジストに形成した。図4の符号6で示された部分がレジスト形成部分で、符号7で示された部分がレジストの開口部である。次いで、基板を塩化鉄系エッチング液に浸漬し、液を攪拌しながらフォトレジスト開口部に露出している部分の銅箔をエッチングし、溝を形成した。エッチング後の溝の断面形状をFE−SEM(Field Emission- Scanning Electron Microscope)S−4800((株)日立ハイテクノロジーズ製)にて観察したところ、溝の深さは70μmで銅箔を貫通しており、溝の上面部の幅は120μmであり、溝の底面部の幅は70μmであり、溝の側面と底面のなす角(図1で示した角度A)は70°で上部が開いた形状となった。エッチングは8分行った。
Example 1
A photoresist layer is formed on a glass epoxy copper clad laminate “Nicaplex” L-6504C (manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd.) in which a copper foil with a thickness of 70 μm is bonded to a glass epoxy substrate with a thickness of 0.8 mm. After exposure and development, striped openings having a width of 100 μm and a pitch of 1 mm shown in FIG. 4 were formed in the resist. The portion indicated by reference numeral 6 in FIG. 4 is a resist formation portion, and the portion indicated by reference numeral 7 is a resist opening. Next, the substrate was immersed in an iron chloride etching solution, and the copper foil in the portion exposed to the photoresist opening was etched while stirring the solution to form a groove. When the cross-sectional shape of the groove after etching was observed with FE-SEM (Field Emission-Scanning Electron Microscope) S-4800 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the groove depth was 70 μm and penetrated the copper foil. The width of the upper surface portion of the groove is 120 μm, the width of the bottom surface portion of the groove is 70 μm, the angle between the side surface and the bottom surface of the groove (angle A shown in FIG. 1) is 70 °, and the upper portion is open. It became. Etching was performed for 8 minutes.
レジストを除去した後、第1のクラッディング層形成用の樹脂組成物として、液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY)社製)をスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中150℃で1時間加熱し、硬化した。得られた第1のクラッディング層の厚さは20μmであり、波長850nmでの屈折率は1.51であった。 After removing the resist, as a resin composition for forming the first cladding layer, liquid epoxy resin “EPO-TEC” # 314 (manufactured by Epoxy Technology Co., Ltd.) is applied with a spin coater, and an oven is applied. After being used and dried at 80 ° C. for 5 minutes in the air, it was cured by heating at 150 ° C. for 1 hour in nitrogen. The thickness of the obtained first cladding layer was 20 μm, and the refractive index at a wavelength of 850 nm was 1.51.
第1のクラッディング層上に、スピンコーターにてコア部形成用の樹脂組成物としてナフタレン系エポキシ樹脂“エピクロン”HP−4032D(大日本インキ化学工業(株)製)と4−エチル−2−メチルイミダゾール(硬化促進剤)とシクロヘキサノン(溶剤)を100:2:150の重量比で混合した溶液を塗布し、エアーで溝以外の部分に塗布された樹脂組成物を除去した。次いで、溝上に塗布したコア部形成用樹脂組成物を、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中180℃で1時間加熱し、硬化し、コア部を形成した。得られたコア部の断面をFE−SEMにて観察したところ、コア部は第1のクラッディング層の窪み部に局在化しており、断面形状は直径が35μmの円形であった。なお、前記のコア部形成用の樹脂組成物の単一膜を別途作製し、その屈折率を測定したところ、波長850nmでは1.61であった。 On the first cladding layer, a naphthalene-based epoxy resin “Epiclon” HP-4032D (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and 4-ethyl-2-propylene as a resin composition for forming a core with a spin coater. A solution in which methylimidazole (curing accelerator) and cyclohexanone (solvent) were mixed at a weight ratio of 100: 2: 150 was applied, and the resin composition applied to portions other than the grooves with air was removed. Next, the resin composition for forming a core part applied on the groove was dried in an atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes using an oven, and then heated and cured at 180 ° C. for 1 hour in nitrogen to form a core part. When the cross section of the obtained core part was observed with FE-SEM, the core part was localized in the hollow part of the 1st cladding layer, and the cross-sectional shape was a circle with a diameter of 35 micrometers. When a single film of the resin composition for forming the core part was separately prepared and its refractive index was measured, it was 1.61 at a wavelength of 850 nm.
さらに、第1のクラッディング層とコア部の上に、液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY)社製)をスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中150℃で1時間加熱し、硬化することで、第2のクラッディング層を形成した。得られた第2のクラッディング層の厚さは20μmであった。 Further, a liquid epoxy resin “EPO-TECH” # 314 (manufactured by Epoxy Technology Co., Ltd.) is applied on the first cladding layer and the core portion with a spin coater, and 80% in the atmosphere using an oven. After drying at 5 ° C. for 5 minutes, a second cladding layer was formed by heating in nitrogen at 150 ° C. for 1 hour to cure. The thickness of the obtained second cladding layer was 20 μm.
こうして得られた光配線部材の波長850nmの光伝搬損失を測定したところ、0.1dB/cmと良好だった。また(コア部の屈折率−クラッディング層の屈折率)/コア部の屈折率で与えられる相対屈折率差Δnは、0.062であった。また、クラッディング層の屈折率の温度依存性は−70ppm/℃であり、コア部の屈折率の温度依存性は−52ppm/℃であった。 When the optical propagation loss at a wavelength of 850 nm of the optical wiring member thus obtained was measured, it was as good as 0.1 dB / cm. The relative refractive index difference Δn given by (refractive index of core portion−refractive index of cladding layer) / refractive index of core portion was 0.062. The temperature dependency of the refractive index of the cladding layer was −70 ppm / ° C., and the temperature dependency of the refractive index of the core portion was −52 ppm / ° C.
実施例2〜3
表1に示すような溝の断面形状になるよう、銅箔に溝を形成する際のエッチング時間や液の攪拌条件を変えたこと以外は、実施例1と同様に試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。
Examples 2-3
A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the etching time when forming the groove in the copper foil and the stirring conditions of the liquid were changed so that the cross-sectional shape of the groove as shown in Table 1 was obtained. . Table 1 shows the evaluation results.
実施例4
厚さ25μmのポリイミドフィルム“カプトン100EN”(東レ・デュポン(株)製)上に厚さ100nmの銅層をスパッタリングにて形成した。次いで銅層上にフォトレジスト層を形成し、露光、現像により、図5に示す幅100μmで1mmピッチのストライプ状にレジストを加工した。図5の符号6がレジスト形成部分で、符号7がレジスト開口部である。上記スパッタリングにて形成した銅層を電極とし、硫酸銅めっき液中で電解めっきを行い、厚さ18μmの銅膜をスパッタリングにより成膜した銅層上に形成した。レジスト除去後、銅膜に形成された溝の形状をFE−SEMにて観察したところ、上面部の幅は90μmであり、底面部の幅は100μmであり、溝の側面と底面のなす角(図1で示した角度A)は105°であった。
Example 4
A copper layer having a thickness of 100 nm was formed by sputtering on a polyimide film “Kapton 100EN” (manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) having a thickness of 25 μm. Next, a photoresist layer was formed on the copper layer, and the resist was processed into stripes having a width of 100 μm and a pitch of 1 mm shown in FIG. 5 by exposure and development. Reference numeral 6 in FIG. 5 is a resist forming portion, and reference numeral 7 is a resist opening. Using the copper layer formed by the sputtering as an electrode, electrolytic plating was performed in a copper sulfate plating solution, and a copper film having a thickness of 18 μm was formed on the copper layer formed by sputtering. After removing the resist, the shape of the groove formed in the copper film was observed with an FE-SEM. The width of the upper surface portion was 90 μm, the width of the bottom surface portion was 100 μm, and the angle formed between the side surface and the bottom surface of the groove ( The angle A) shown in FIG. 1 was 105 °.
レジストを剥離後、実施例1と同様の方法で、第1のクラッディング層とコア部、第2のクラッディング層を形成し、評価した。表1に評価結果を示した。ただし、光配線部材上いくつかの箇所にて、第1のクラッディング層が溝へ十分に収まっておらず、その上に存在するコア部が溝からはみ出していた。 After removing the resist, a first cladding layer, a core portion, and a second cladding layer were formed and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results. However, in some places on the optical wiring member, the first cladding layer was not sufficiently contained in the groove, and the core portion existing thereon protruded from the groove.
実施例5
ガラスエポキシ銅張積層板の代わりに厚さ25μmのポリイミドフィルム上に厚さ35μmの銅箔が貼り合わされた銅張ポリイミドフィルム(東レ(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様に試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。得られた光配線部材は屈曲性が高く、自由に曲げることができた。
Example 5
Example 1 except that a copper-clad polyimide film (manufactured by Toray Industries, Inc.) in which a 35 μm-thick copper foil was bonded to a 25 μm-thick polyimide film was used instead of the glass epoxy copper-clad laminate. Samples were prepared and evaluated. Table 1 shows the evaluation results. The obtained optical wiring member was highly flexible and could be bent freely.
実施例6
厚さ25μmのポリイミドフィルム上に厚さ35μmの銅箔が貼り合わされた銅張ポリイミドフィルム(東レ(株)製)上にダイシング装置DFD−6240((株)ディスコ製)にて図6に示す幅200μmで1mmピッチのストライプ状の溝を形成した。図6の符号9が溝である。溝の断面形状をFE−SEMにて観察したところ、溝の深さは35μmで銅箔を貫通しており、上面部の幅は200μmであり、底面部の幅は50μmであり、溝の側面は25°の傾斜を持って、上部が開いた形状となった。
Example 6
The width shown in FIG. 6 by a dicing apparatus DFD-6240 (manufactured by Disco Corporation) on a copper-clad polyimide film (manufactured by Toray Industries, Inc.) in which a copper foil having a thickness of 35 μm is bonded to a polyimide film having a thickness of 25 μm. Striped grooves with a pitch of 1 mm at 200 μm were formed. Reference numeral 9 in FIG. 6 is a groove. When the cross-sectional shape of the groove was observed with an FE-SEM, the groove depth was 35 μm and penetrated through the copper foil, the top surface width was 200 μm, the bottom surface width was 50 μm, and the side surface of the groove Had an inclination of 25 ° and an open top.
溝を形成後、実施例1と同様の方法で、第1のクラッディング層とコア部、第2のクラッディング層を形成し、評価した。表1に評価結果を示した。ただし、コア部の断面形状は、両側面が第1のクラッディング層の窪み部分からはみ出して横に広がり、楕円に近い形だった。得られた光配線部材は屈曲性が高く、自由に曲げることができた。 After forming the groove, the first cladding layer, the core portion, and the second cladding layer were formed and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results. However, the cross-sectional shape of the core portion was a shape close to an ellipse, with both side surfaces protruding from the recessed portion of the first cladding layer and extending laterally. The obtained optical wiring member was highly flexible and could be bent freely.
実施例7
ガラスエポキシ銅張積層板の代わりに厚さ25μmのポリイミドフィルム上に厚さ9μmの銅箔が貼り合わされた銅張ポリイミドフィルム(東レ(株)製を用いたこと以外は、実施例1と同様に試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。ただし、コア部の断面形状は、両側面が第1のクラッディング層の窪み部分からはみ出して横に広がり、楕円に近い形だった。得られた光配線部材は屈曲性が高く、自由に曲げることができた。
Example 7
A copper-clad polyimide film in which a 9 μm-thick copper foil is bonded on a 25 μm-thick polyimide film instead of a glass epoxy copper-clad laminate is the same as in Example 1 except that a product made by Toray Industries, Inc. is used. Samples were prepared and evaluated, and the evaluation results are shown in Table 1. However, the cross-sectional shape of the core part is a shape close to an ellipse, with both side surfaces protruding from the recessed portion of the first cladding layer and extending laterally. The obtained optical wiring member was highly flexible and could be bent freely.
実施例8
ガラスエポキシ銅張積層板の代わりに、厚さ1mmの銅板上に厚さ50μmの銅箔(古河サーキットフォイル(株)製)が再剥離性粘着剤“SKダイン”1495(綜研化学(株)製)を介して貼り合わされた基板を用いたこと以外は、実施例1と同様に試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。さらに、光配線部材を銅板から剥離した。波長850nmの光伝搬損失は剥離前と変わらず、0.1dB/cmと良好だった。剥離後の光導波路基板は屈曲性が高く、自由に曲げることができた。
Example 8
Instead of a glass epoxy copper clad laminate, a 50 μm thick copper foil (made by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) on a 1 mm thick copper plate is a releasable adhesive “SK Dyne” 1495 (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) The sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the substrate bonded through the above was used. Table 1 shows the evaluation results. Furthermore, the optical wiring member was peeled from the copper plate. The light propagation loss at a wavelength of 850 nm was as good as 0.1 dB / cm, unchanged from that before peeling. The optical waveguide substrate after peeling was highly flexible and could be bent freely.
実施例9
ガラスエポキシ銅張積層板の代わりに、厚さ1mmの銅板上に厚さ210μmの銅箔(古河サーキットフォイル(株)製)が再剥離性粘着剤“SKダイン”1495(綜研化学(株)製)を介して貼り合わされた基板を用いたこと以外は、実施例1と同様に試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。さらに、光配線部材を銅板から剥離した。波長850nmの光伝搬損失は剥離前と変わらず、0.1dB/cmと良好だった。
Example 9
Instead of a glass epoxy copper clad laminate, a 210 μm thick copper foil (manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) on a 1 mm thick copper plate is a releasable adhesive “SK Dyne” 1495 (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) The sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the substrate bonded through the above was used. Table 1 shows the evaluation results. Furthermore, the optical wiring member was peeled from the copper plate. The light propagation loss at a wavelength of 850 nm was as good as 0.1 dB / cm, unchanged from that before peeling.
実施例10
コア部形成用の樹脂組成物として、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレンと2クロロ−テレフタル酸ジクロライドを重合させて得たアラミド樹脂の20重量%ジメチルアセトアミド溶液を用い、加熱条件を150℃から180℃に変更した以外は実施例1と同様にして試料を作製し、評価した。表1に評価結果を示した。前記のコア部形成用の樹脂組成物の単一膜を別途作製し、その屈折率を測定したところ、波長850nmでは1.64であった。Δnは0.079であった。
Example 10
As a resin composition for forming a core part, a 20% by weight dimethylacetamide solution of an aramid resin obtained by polymerizing 9,9-bis (4-amino-3-fluorophenyl) fluorene and 2chloro-terephthalic acid dichloride was used. A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the heating condition was changed from 150 ° C. to 180 ° C. Table 1 shows the evaluation results. A single film of the resin composition for forming the core part was separately prepared and its refractive index was measured. As a result, it was 1.64 at a wavelength of 850 nm. Δn was 0.079.
実施例11
第1および第2のクラッディング層形成用の樹脂組成物、およびコア部形成用の樹脂組成物として、次のものを用いたこと以外は実施例1と同様にして試料を作製した。表1に評価結果を示した。なお、クラッディング層の屈折率の温度依存性は−42ppm/℃であり、コア部の屈折率の温度依存性は−44ppm/℃であった。
Example 11
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the following resin compositions for forming the first and second cladding layers and the resin composition for forming the core portion were used. Table 1 shows the evaluation results. The temperature dependency of the refractive index of the cladding layer was −42 ppm / ° C., and the temperature dependency of the refractive index of the core portion was −44 ppm / ° C.
第1および第2のクラッディング層形成用の樹脂組成物
液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY)社製)に、γ−ブチロラクトンに分散した平均粒子径12nmのオルガノシリカゾルOSCAL−103(触媒化成工業(株)製)を、硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:シリカ=57:43となるようボールミルを用いて混合し、第1および第2のクラッディング層形成用の樹脂組成物とした。
Resin composition for forming first and second cladding layers Organosilica sol having an average particle diameter of 12 nm dispersed in γ-butyrolactone in liquid epoxy resin “EPO-TECH” # 314 (manufactured by Epoxy Technology) For the first and second cladding layers, OSCAL-103 (manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd.) is mixed using a ball mill so that the volume ratio after curing is epoxy resin: silica = 57: 43. A resin composition was obtained.
コア部形成用の樹脂組成物
ビーズミル“ウルトラアペックスミル”UAM−05(寿工業(株)製)を用いて、硫酸バリウムBF−40(堺化学工業(株)製)17.4重量部を、N,N−ジメチルアセトアミド69重量部、分散剤“Disperbyk”111(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.9重量部と混合、分散し、分散液を得た。硬化後の体積比で、エポキシ樹脂:硫酸バリウム=73:27となるように分散液とナフタレン系エポキシ樹脂“エピクロン”HP−4032D(大日本インキ化学工業(株)製)と硬化促進剤2−エチル−4−メチルイミダゾールをボールミルを用いて混合し、コア部形成用の樹脂組成物とした。液状エポキシ樹脂と硬化促進剤の混合比は、重量比で100:2となるようにした。
Resin composition for forming core part Using bead mill “Ultra Apex Mill” UAM-05 (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.), 17.4 parts by weight of barium sulfate BF-40 (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) A dispersion was obtained by mixing and dispersing with 69 parts by weight of N, N-dimethylacetamide and 0.9 parts by weight of the dispersant “Disperbyk” 111 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.). The dispersion and the naphthalene-based epoxy resin “Epicron” HP-4032D (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and the curing accelerator 2 so that the volume ratio after curing is epoxy resin: barium sulfate = 73: 27 Ethyl-4-methylimidazole was mixed using a ball mill to obtain a resin composition for forming a core part. The mixing ratio of the liquid epoxy resin and the curing accelerator was 100: 2 by weight.
比較例1
<フォトブリーチング法>
紫外線を遮断したイエロールーム内で、トルエン400mlとナトリウム10gの混合液を高速攪拌することによりナトリウムを分散させた。これに、フェニルメチルジクロロシラン40gとテトラクロロシラン4gを添加し、3時間攪拌することで重合を行った。得られた試料をエタノール中で沈殿させ、分岐型ポリシランを得た。
Comparative Example 1
<Photo bleaching method>
In a yellow room where ultraviolet rays were blocked, a mixture of 400 ml of toluene and 10 g of sodium was stirred at high speed to disperse sodium. Polymerization was performed by adding 40 g of phenylmethyldichlorosilane and 4 g of tetrachlorosilane to this and stirring for 3 hours. The obtained sample was precipitated in ethanol to obtain branched polysilane.
厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板上に厚さ70μmの銅箔が貼り合わされたガラスエポキシ銅張積層板“ニカプレックス”L−6504C(ニッカン工業(株)製)上に、第1のクラッディング層形成用の樹脂組成物として、液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY)社製)をスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分乾燥した後、窒素中150℃で1時間加熱し、硬化した。得られた第1のクラッディング層の厚さは20μmであり、波長850nmでの屈折率は1.51であった。 A first cladding is formed on a glass epoxy copper clad laminate “Nicaplex” L-6504C (manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd.) in which a copper foil having a thickness of 70 μm is bonded to a glass epoxy substrate having a thickness of 0.8 mm. As a resin composition for layer formation, liquid epoxy resin “EPO-TECH” # 314 (manufactured by Epoxy Technology) was applied with a spin coater and dried in an atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes. Thereafter, it was cured by heating in nitrogen at 150 ° C. for 1 hour. The thickness of the obtained first cladding layer was 20 μm, and the refractive index at a wavelength of 850 nm was 1.51.
次に、上記方法にて得られたポリシラン、およびシリコーンレジン3074(東レ・ダウコーニング(株)製)、BTTB(3,3’,4,4’−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン)(日本油脂(株)製)、トルエンを重量比100:50:15:100で混合した樹脂組成物を、第1のクラッディング層上にスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥し、厚さ30μmの樹脂層を形成した。得られた樹脂層は露光により屈折率が下がるフォトブリーチング性を備える。 Next, polysilane obtained by the above method, silicone resin 3074 (manufactured by Dow Corning Toray), BTTB (3,3 ′, 4,4′-tetra- (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone ) (Manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.), a resin composition in which toluene is mixed at a weight ratio of 100: 50: 15: 100 is applied onto the first cladding layer with a spin coater, and then in the atmosphere using an oven. Drying was performed at 80 ° C. for 5 minutes to form a resin layer having a thickness of 30 μm. The obtained resin layer has a photobleaching property in which the refractive index is lowered by exposure.
この樹脂層にコア部を形成するために、幅30μmの線状パターンを遮光するフォトマスクを介して、波長300nmの紫外線を4J/cm2照射した。次いで、樹脂層を固化するため、窒素中300℃で1時間加熱したところ、ガラスエポキシ基板が耐熱限界を越え分解した。このため光導波路は作製できなかった。 In order to form a core part in this resin layer, ultraviolet rays with a wavelength of 300 nm were irradiated at 4 J / cm 2 through a photomask that shields a 30 μm-wide linear pattern. Subsequently, in order to solidify the resin layer, heating was performed at 300 ° C. for 1 hour in nitrogen, and the glass epoxy substrate decomposed beyond the heat resistance limit. For this reason, an optical waveguide could not be produced.
比較例2
<感光性材料を用いた方法>
ガラス基板上に第1のクラッディング層形成用の樹脂組成物として、液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY社製)をスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中150℃で1時間加熱し、硬化した。得られた第1のクラッディング層の厚さは20μmであり、波長850nmでの屈折率は1.51であった。
Comparative Example 2
<Method using photosensitive material>
As a resin composition for forming a first cladding layer on a glass substrate, a liquid epoxy resin “EPO-TEK” # 314 (epoxy technology (manufactured by EPOXY TECHNOLOGY)) is applied with a spin coater and air is used in an oven. The film was dried at 80 ° C. for 5 minutes and then heated and cured in nitrogen at 150 ° C. for 1 hour.The thickness of the obtained first cladding layer was 20 μm, and the refractive index at a wavelength of 850 nm was 1.51. Met.
脂環式エポキシ樹脂“セロキサイド”2021P(ダイセル化学工業(株)製)と光カチオン重合開始剤SP−170(旭電化工業(株)製)を重量比70:4で混合した樹脂組成物を、第1のクラッディング層上にスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥し、厚さ30μmの樹脂層を形成した。得られた樹脂層上に、幅30μmの線状パターンのみ光を透過するフォトマスクを介して、波長365nmの紫外線を750mJ/cm2照射した後、酢酸エチル中で現像し未露光部を除去した後、窒素中150℃で1時間加熱し、固化し、30μm×30μmの断面形状を持つコア部を形成した。波長850nmでのコア部の屈折率は1.56であった。 A resin composition obtained by mixing an alicyclic epoxy resin “Celoxide” 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and a cationic photopolymerization initiator SP-170 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) at a weight ratio of 70: 4, The coating was applied on the first cladding layer with a spin coater and dried in an atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes using an oven to form a resin layer having a thickness of 30 μm. The obtained resin layer was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm at 750 mJ / cm 2 through a photomask that transmits only a linear pattern having a width of 30 μm, and then developed in ethyl acetate to remove unexposed portions. Then, it heated at 150 degreeC in nitrogen for 1 hour, solidified, and formed the core part which has a cross-sectional shape of 30 micrometers x 30 micrometers. The refractive index of the core portion at a wavelength of 850 nm was 1.56.
次に、第1のクラッディング層を形成したのと同じ材料および方法で、第1のクラッディング層とコア部上に第2のクラッディング層を形成した。 Next, a second cladding layer was formed on the first cladding layer and the core portion by the same material and method as that used to form the first cladding layer.
こうして得られた、光導波路の波長850nmの光伝搬損失を測定したところ1.5dB/cmであり、導波光の減衰が大きかった。 The optical propagation loss at a wavelength of 850 nm of the optical waveguide obtained in this way was measured and found to be 1.5 dB / cm, and the attenuation of the guided light was large.
比較例3
<スタンピング法>
ガラス基板上に、第1のクラッディング層形成用の樹脂組成物として、液状エポキシ樹脂“EPO−TEK”#314(エポキシテクノロジー(EPOXY TECHNOLOGY社製)をスピンコーターにて塗布し、オーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中150℃で1時間加熱し、硬化した。得られた第1のクラッディング層の厚さは20μmであり、波長850nmでの屈折率は1.51であった。
Comparative Example 3
<Stamping method>
A liquid epoxy resin “EPO-TEK” # 314 (Epoxy Technology (manufactured by EPOXY TECHNOLOGY)) was applied on a glass substrate as a resin composition for forming a first cladding layer using a spin coater, and an oven was used. After drying in the air at 80 ° C. for 5 minutes, the film was cured by heating in nitrogen at 150 ° C. for 1 hour, and the resulting first cladding layer had a thickness of 20 μm and a refractive index of 1. 51.
次に、第1のクラッディング層上に、スピンコーターにてコア部形成用の樹脂組成物としてナフタレン系エポキシ樹脂“エピクロン”HP−4032D(大日本インキ化学工業(株)製)と4−エチル−2−メチルイミダゾール(硬化促進剤)とシクロヘキサノン(溶剤)を100:2:150の重量比で混合した溶液を塗布した。次いで、塗膜の上から幅30μm、深さ30μmの線状の溝を持つ鋳型を押し付け、この状態でオーブンを用いて大気中80℃で5分間乾燥した後、窒素中180℃で1時間加熱し、樹脂を硬化した。鋳型を基板から剥離した際、鋳型の溝内部に形成されたコア部形成用の材料の一部が鋳型から離型せず、鋳型と共に第1のクラッディング層から剥離した。また、鋳型から離型し第1のクラッディング層上に残ったコア部形成用の材料の一部は、樹脂の収縮応力により、鋳型の溝形状に比べて歪んだ断面形状をしていた。したがって、光導波路として評価できる試料は作製できなかった。 Next, on the first cladding layer, a naphthalene-based epoxy resin “Epicron” HP-4032D (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) and 4-ethyl as a resin composition for forming a core with a spin coater. A solution in which 2-methylimidazole (curing accelerator) and cyclohexanone (solvent) were mixed at a weight ratio of 100: 2: 150 was applied. Next, a mold having a linear groove with a width of 30 μm and a depth of 30 μm was pressed from the top of the coating, and in this state, dried in an atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes and then heated in nitrogen at 180 ° C. for 1 hour. The resin was cured. When the mold was peeled from the substrate, a part of the core portion forming material formed inside the groove of the mold was not released from the mold, but was peeled off from the first cladding layer together with the mold. Further, a part of the material for forming the core part which has been released from the mold and remained on the first cladding layer has a cross-sectional shape which is distorted compared to the groove shape of the mold due to the shrinkage stress of the resin. Therefore, a sample that can be evaluated as an optical waveguide could not be produced.
1 基板
2 金属層
3 第1のクラッディング層
4 コア部
5 第2のクラッディング層
6 レジスト形成部
7 レジスト開口部
8 金属層
9 溝
10 溝の底面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Metal layer 3 1st cladding layer 4 Core part 5 2nd cladding layer 6 Resist formation part 7 Resist opening part 8 Metal layer 9 Groove 10 Bottom face part of groove
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