JP2007334235A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な工程を排除することができるとともに、安価であり、簡便な方法により生産効率の向上を図ることができる光導波路の製造方法を提供する。
【解決手段】光導波路１０の製造方法は、下部基材１１上に導波路コア１２を形成し、上部基材１３上に未硬化の薄膜クラッド１４ａを形成し、導波路コア１２上に上部基材１３の薄膜クラッド形成面を被せ、薄膜クラッド１４ａが流動して導波路コア１２の側面を被い、下部基材１１、薄膜クラッド１４ａ及び上部基材１３間に、導波路コア１２に沿って貫通する空洞１５を形成し、薄膜クラッド１４ａを硬化し、そして空洞１５内に導電性物質１６を充填・硬化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路の製造方法に係わり、特に、廉価であり、簡易な方法により生産効率の向上を可能とした導電線を有する光導波路の製造方法に関する。

従来の高分子光導波路の製造方法の一例としては、例えば
（１）フィルムにモノマーを含浸させ、コア部を選択的に露光し、屈折率を変化させてフィルムを張り合わせる方法（選択重合法）、
（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、
（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂をフォトリソグラフィーにより露光・現像する方法（直接露光法）、
（４）射出成形を利用する方法、
（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等の各種の製法が提案されている。

しかしながら、上記（１）の選択重合法は、フィルムの張り合わせに問題がある。上記（２）のＲＩＥ法、及び上記（３）の直接露光法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になる。上記（４）の射出成形法は、得られるコア径の精度に課題がある。上記（５）のフォトブリーチング法は、コア層とクラッド層の屈折率差を十分にとれないという問題がある。実用的な製法としては、上記（２）のＲＩＥ法や上記（３）の直接露光法を挙げることができるが、上述したように作製コストに問題がある。そして、上記（１）〜（５）のいずれの製法にあっても、大面積であり、かつ、フレキシブルなプラスチック基材に高分子光導波路を形成するには実用的に馴染まない。

一方、上記従来の製造方法とは全く異なった高分子光導波路の製法の一例として、例えばマイクロモールド法と称する鋳型を用いて高分子光導波路を製造する方法がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。

上記特許文献１〜３に記載された高分子光導波路の製造方法によれば、コア形成用凹部を有する鋳型とクラッド用のフィルム基材とを剥離可能に密着し、毛細管現象を利用して、コア形成用硬化性樹脂を鋳型の凹部に充填硬化させることで、フィルム基材上に導波路コアを形成するようにしている。そして、鋳型を剥離した後、フィルム基材のコア形成面の全面にクラッド層を形成する。これにより、低コストであり、極めて簡便に光導波路を量産することが可能となり、簡便な製法であるにもかかわらず、光導波損失が小さい光導波路を安定して作製することができるようになる。更には、従来から作製が困難であったフレキシブルなプラスチック基材上にも、光導波路を作製することができる。なお、上記特許文献１〜３に記載された高分子光導波路の製造方法は、本出願人等が先に提案したものである。

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された従来の導波路製造技術により製造された光導波路は、光信号のみを導くことを可能とした光導波路であり、電気信号の伝送あるいは電力の供給を可能とした導電性ラインを有していない。そのため、プリント基板間、あるいはモジュール間における光信号の伝送以外に電気信号の伝送あるいは電力供給を行う場合は、光配線の他に、径が大きい導電線を別途に設置しなければならなくなり、光学部品・電気部品のコスト、設置スペース、軽量化などの点で問題となっていた。更には、光配線や導電線を別々に接続しなくてはならないので、組立工数が増加するという問題点があった。

一方、導波路シートの表面あるいは裏面の少なくとも一方に電気配線パターンを施したり、導波路シートに光配線と電気配線を内在させたりすることを可能とした高分子光導波路の製造方法がある（例えば、特許文献４参照。）。

上記特許文献４に記載された従来の導波路製造技術により、導波路シートに光配線と電気配線を形成するにあたっては、先ず、コア及び電気配線パターンを併せ持つ開口パターンを有した露光マスクを用い、基板上にラミネートしたドライフィルムを潜像、露光及び現像して凹部を形成する。その凹部内に銅厚膜を電気メッキ法により形成し、ドライフィルムを剥離することで、基板上にＣｕ厚膜パターンが形成された凹凸構造を形成する。次に、作製した凹凸構造の凹部にクラッド材料をスクリーン印刷法により流し込み、熱処理などを行うことで中間クラッド層を形成する。次に、中間クラッド層及びＣｕ厚膜の上面にドライフィルムをラミネートする。続いて、コアを形成する予定の位置にあるＣｕ厚膜の上側のドライフィルムを露光及び現像にて除去し、除去されるＣｕ厚膜の上面を露出させる。次に、エッチング液に浸漬させ、露出させたＣｕ厚膜を除去する。エッチング終了後、ドライフィルムを剥離する。次に、Ｃｕ厚膜の除去部分にコア材料を注入し、熱処理などを行うことでコアを形成する。次に、Ｃｕ厚膜、コア及び中間クラッド層の上面に高分子光導波路材料を塗布し、熱処理などを行うことにより上部クラッド層を形成する。次に、基板を剥離する。基板を除去した部分に高分子光導波路材料を塗布し、熱処理などを行うことで下部クラッド層を形成する。以上の工程により、上部クラッド、中間クラッド、コア及び下部クラッドからなる光導波路（光配線）と、Ｃｕ厚膜からなる電気配線とを併せ持ったフレキシブル光導波路シートが形成される。
特開２００４−２９５０７号公報 特開２００４−８６１４４号公報 特開２００４−１０９９２７号公報 特開２００１−３１１８４６号公報

しかしながら、上記特許文献４に記載された従来の高分子光導波路の製造方法では、電気配線パターンや光配線パターン（コア）などを作製するにあたっては、パターニング、露光・現像、エッチングなどの様々な薄膜形成プロセスにより作製するため、複雑で多くの工程が必要であり、製造歩留まりの悪化を招きやくなり、製造コストが高騰するという問題点があった。

本発明は、上記従来の課題を解消するためになされたものであり、煩雑な工程を排除することができるとともに、安価であり、簡便な方法により生産効率の向上を図ることができる導電線を有する光導波路の製造方法を提供することを目的としている。

［１］本発明は、下部基材、前記下部基材上に形成された導波路コア、前記導波路コアの周囲を取り囲むように形成されたクラッド、及び前記下部基材に対する上部基材を有し、前記クラッドに沿って導電性物質からなる導電線を有してなる光導波路の製造方法であって、下部基材上に導波路コアを形成する工程、上部基材上に未硬化の薄膜クラッドを形成する工程、前記導波路コア上に前記上部基材の薄膜クラッド形成面を被せる工程、前記薄膜クラッドが流動して前記導波路コアの側面を被い、前記下部基材、前記薄膜クラッド及び前記上部基材間に、前記導波路コアに沿って貫通する空洞を形成する工程、及び前記薄膜クラッドを硬化する工程、前記空洞内に導電性物質を充填する工程、及び前記導電性物質を硬化する工程を備えてなることを特徴とする光導波路の製造方法にある。

上記構成によると、パターニング、露光・現像、エッチングなどの煩雑な工程を排除して、光配線パターンとなる導波路コア、その導波路コアに沿って設けられた空洞、及びその空洞内に電気配線パターンとなる導電性物質を簡易な工程で安定して生産することができる。工程の単純化を達成することができるとともに、生産性を向上させることで、低コスト化を容易にかつ確実に達成することができる。

［２］上記［１］記載の発明にあって、前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程は、前記導電性物質を毛細管現象及び／または減圧吸引によって前記空洞内に充填する行程を含んでいることを特徴としている。上記［１］の作用効果に加えて、空洞内に導電性物質を容易に進入させることができるようになり、電気配線パターンを簡単にかつ確実に形成することができる。

［３］上記［１］または［２］記載の発明にあって、前記導波路コアを形成する工程は、前記導波路コアを同一のアレイ間隔をもって延在するアレイ状に形成する行程からなり、前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程において、前記導電性物質を前記導波路コアのアレイ間隔に整合したアレイ状に形成することを特徴としている。上記［１］、［２］の作用効果に加えて、光回路と電気回路との高密度実装を達成することができる。

［４］上記［１］または［２］記載の発明にあって、前記導波路コアを形成する工程は、前記導波路コアを相互に異なるアレイ間隔をもって延在するアレイ状に形成する行程からなり、前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程において、前記導電性物質を前記導波路コアのアレイ間隔に整合した断面積を有するアレイ状に形成することを特徴としている。上記［１］、［２］の作用効果に加えて、各種の電気部品ごとに必要とする電力を供給することができる。

［５］上記［１］記載の発明にあって、前記上部基材及び下部基材に高分子フィルム材料を使用することを特徴としている。上記［１］の作用効果に加えて、熱的特性や光伝送特性に優れた高信頼性の光導波路が得られる。

［６］上記［１］記載の発明にあって、前記下部基材上に導波路コアを形成する工程前において、前記下部基材上及び上部基材上に、クラッド薄膜層を予め形成しておくことを特徴としている。上記［１］の作用効果に加えて、基材の選択の自由度が拡大し、生産性を向上させることができる。

［７］上記［１］記載の発明にあって、前記薄膜クラッドの材料が、硬化型高分子材料であることを特徴としている。上記［１］の作用効果に加えて、樹脂のマイグレーションを利用することにより、未硬化の薄膜クラッドを導波路コアの側面に流着させることができる。電気配線パターンとなる導電性物質を充填硬化させる空洞を簡易な工程で作製することができるようになる。

［８］上記［１］記載の発明にあって、前記導電性物質が、硬化型かつ高分子物質を含有する材料であることを特徴としている。上記［１］の作用効果に加えて、下部基材、クラッド及び上部基材に対する密着性を高めることができるとともに、屈曲性を付与することができる。

［９］上記［１］記載の発明にあって、前記下部基材上に前記導波路コアを形成する工程は、前記導波路コアの凸部に対応する凹部、前記凹部にコア形成用のコア材を充填するための進入口、及び前記コア材を前記凹部から排出させるための排出口を有する鋳型を準備する工程、前記下部基材上に前記鋳型を張り合わせる工程、
前記コア材を前記凹部の前記進入口を介して滴下し、滴下した前記コア材を前記凹部内に毛細管現象及び／または減圧吸引によって充填する工程、充填した前記コア材を熱または光よって硬化する行程、及び前記鋳型を前記下部基材から剥離する工程を含んでいることを特徴としている。

上記［１］の作用効果に加えて、従来から作製が困難であったフレキシブルなプラスチック基材上に光導波路を直接作製することができるようになる。

本発明における光導波路の製造方法によると、光回路と電気回路とを互い違いにアレイ状に配することができるとともに、簡便な方法をもって安価に大量生産することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（光導波路の構成）
図１は、本発明における第１の実施の形態である光導波路の一構成例を模式的に示す断面図である。

図１において、符号１０は、導電線を有する光導波路の構造例を示している。この光導波路１０の基本構成は、図１に示すように、クラッド層となる下部基材１１と、その下部基材１１上に形成された導波路コア１２と、その導波路コア１２を挟んで下部基材１１に相対するクラッド層となる上部基材１３と、その導波路コア１２の側面に形成された薄膜のクラッド１４と、相対するクラッド１４間に貫通して形成された空洞１５と、その空洞１５内に形成された導電層１６からなる。下部基材１１及び上部基材１３は、例えばフィルム材またはシート材等を矩形状に形成している。導波路コア１２及び空洞１５は、所定のアレイ間隔をもって相互に延在するアレイ構造とされている。このアレイ構成の導波路コア１２は、相互に異なるアレイ間隔をもって光進行方向に延在している。

このアレイ構成の導電層１６は、導電性物質からなる導電線とされるものであり、空洞１５の光進行方向に対する一方の端面から他方の端面までの間を導波路コア１２に沿って形成されている。導電層１６の光進行方向に対する断面は、略矩形状をなしており、その断面幅は、相互に異なる幅寸法とされている。導電層１６の高さは、導波路コア１２の高さと概ね等しくなっている。この光導波路１０では、光配線パターンとなる導波路コア１２と導電線パターンとなる導電層１６とにより、光通信、電気信号、電力供給、ＧＮＤ線等の機能を複合した導波路フィルムとして構成することができる。

導波路コア１２は、クラッド材と比較して高い屈折率をもつ材料からなり、下部基材１１及び上部基材１３は、導波路コア１２よりも低い屈折率をもつ材料により構成されている。下部基材１１及び上部基材１３としては、例えば屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、可撓性等の優れた高分子フィルム基材、あるいはクラッド層をコーティングした基材などを使用することができる。その基材としては、シリコン、ガラス、セラミック、プラスチック等の各種の材料を用いることができる。屈折率が適正な基材の場合は、そのままクラッド基材として用いることができる。屈折率の制御を必要とするものは、クラッド基材の全面に樹脂コートや無機材料をＰＶＤ法で着膜したもの、またはクラッド基材に部分的に樹脂コートや無機材料をＰＶＤ法で着膜したものなどをクラッド層として用いることができる。

上記のごとく構成された光導波路１０の構造、形状及び構成部材は、図示例に限定されるものではないことは勿論である。図示例によれば、導波路コア１２を相互に異なるアレイ間隔をもって形成するとともに、導電層１６の断面幅を相互に異なる幅寸法に形成しているが、本発明は、図示例に限定されるものではない。本発明にあっては、例えばアレイ構成の導波路コア１２を同一のアレイ間隔をもって光進行方向に延在することができるとともに、アレイ構成の導電層１６の幅を同一の間隔をもって構成することができる。導波路コア１２の形状は、光結合する光学素子の形状によって適宜に設定できる。

（光導波路の製造方法）
以上の構成をもつ第１の実施の形態に係る光導波路１０は、図２に示す本発明の製造方法によって、以下のように効率的に製造される。なお、以下の製造例にあっては、下部基材１１及び上部基材１３にフレキシブル性に富む高分子フィルム材を使った光導波路１０について説明するが、本発明は高分子フィルム材に限定されず、硬化のための光を透過する透明な他の合成樹脂製の光導波路をも、当然に包含するものである。また、この製造例では、アレイ構成の導波路コア１２を同一のアレイ間隔をもって製造する場合について述べるが、アレイ構成の導波路コア１２を相互に異なるアレイ間隔をもって製造する場合をも含むものである。

図２は、光導波路１０の作製工程を概念的に示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、導波路コア作製用の鋳型１を作製する工程を示す概念図、図２（ｃ）〜図２（ｆ）は、導波路コア１２を作製する工程を示す概念図、図２（ｇ）及び図２（ｈ）は、未硬化のクラッド薄膜層１４ａを作製する工程を示す概念図、図２（ｉ）〜図２（ｋ）は、導波路コア１２に沿って貫通する空洞１５を作製する工程を示す概念図、図２（ｌ）は、空洞１５内に導電性物質を充填硬化する行程を示す概念図である。

（鋳型の作製工程）
図２（ｃ）に示す鋳型２１は、本出願人等が先に提案した上記特許文献１〜３に記載された鋳型の作製技術と同様に、導波路コアの形態に対応する凸部２０ａを形成した原盤２０を用いて作製することができる。この原盤２０の作製にあっても、上記特許文献１〜３に記載された原盤の作製技術と実質的に同じ製法によって得ることができる。

鋳型２１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、先ず、原盤２０の導波路コアの形態に対応する凸部２０ａが形成された面に、鋳型形成用の硬化性樹脂を塗布し、あるいは注型する。次に、必要に応じて乾燥処理を行った後、その硬化性樹脂を硬化させる。次いで、その硬化した硬化性樹脂を原盤２０から剥離することで、図２（ｃ）に示すように、導波路コアの凸部形態に対応する凹部２１ａを有する型構造を作製することができる。

鋳型形成用の硬化性樹脂としては、例えば硬化後にゴム状となる液状シリコーンゴムを使用することができる。その液状シリコーンゴムとしては、例えば液状ジメチルシロキサンゴムを用いることが特に好適であり、密着性、剥離性、寸法安定性、強度や硬度などの面からみて好ましい。このような液状シリコーンゴムを用いた鋳型２１では、その凹部構造の変形などを防止することができるようになる。原盤２０の導波路コア形状を高精度に安定して写し取ることができるとともに、気泡の混入を少なくすることが可能となる。また、鋳型２１の凹部２１ａの断面積が、例えば１０×１０μｍ程度の極めて小さいものであっても、導波路コア形成用の硬化性樹脂の毛細管現象を利用することで、鋳型２１の凹部２１ａ内に速やかに充填することができるようになる。

（下部クラッドフィルム基材上に導波路コアを作製する工程）
高分子フィルム材からなる下部クラッドフィルム基材１１（下部基材１１）上に導波路コア１２を作製する工程は、図２（ｃ）〜図２（ｆ）に示すように、先ず、鋳型２１に下部クラッドフィルム基材１１を密着させ、下部クラッドフィルム基材１１を密着させた鋳型２１の凹部２１ａ内に導波路コア形成用の硬化性樹脂を充填する。次に、熱または光などによって、充填したコア形成用の硬化性樹脂を硬化させる。次に、鋳型２１を下部クラッドフィルム基材１１から剥離する。この工程においては、例えば毛細管現象により鋳型２１の凹部２１ａ内に導波路コア形成用の硬化性樹脂を充填するのが好ましい。また、毛細管現象を利用して、硬化性樹脂の鋳型２１の凹部２１ａ内への充填を促進するのには、例えば鋳型２１の凹部２１ａ内に連通する所定の位置に図示しない吸引口を設けることで、吸引系全体を０．１〜２００Ｐａ程度に減圧することが望ましい。

下部クラッドフィルム基材１１上の導波路コア１２にあっても、本出願人等が先に提案した上記特許文献１〜３の作製技術と実質的に同じ製法によって得られることは勿論であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば直接露光法、エッチング法等による導波路コア１２の作製方法を使用することができる。本発明にあっても、上記特許文献１〜３の作製技術を用いて、下部クラッドフィルム基材１１上に導波路コア１２を作製することが、作製工数を減少すること、作製コストを低減すること、及びフレキシブルな高分子フィルム基材上に導波路コア１２の凸部を直接形成することができる点からみて好ましい。

導波路コア形成用の硬化性樹脂としては、例えば放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等を有する樹脂などが好適である。特に好ましくは、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などを用いることが望ましい。紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性または熱硬化性のモノマー、オリゴマー、モノマーとオリゴマーの混合物などを用いることができる。紫外線硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂などを好適に使用することができる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。

（上部クラッドフィルム基材上に未硬化の薄膜クラッドを作製する工程）
高分子フィルム材からなる上部クラッドフィルム基材１３（上部基材１３）上に未硬化のクラッド薄膜層１４ａ（薄膜クラッド１４ａ）を作製する工程は、図２（ｇ）及び図２（ｈ）に示すように、先ず、上部クラッドフィルム基材１３上にクラッド用の未硬化樹脂を適量滴下して、未硬化のクラッド薄膜層１４ａを作製する。未硬化のクラッド薄膜層１４ａは、例えばスピンコート法により形成することができる。

薄膜クラッド形成用の樹脂としては、例えば放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性などの各種の樹脂材を使用することができる。紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などが特に好適である。紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性または熱硬化性のモノマー、オリゴマー、モノマーとオリゴマーの混合物などを用いることができる。紫外線硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂などを使用することが好ましい。

ここで、下部クラッドフィルム基材１１及び上部クラッドフィルム基材１３としては、フレキシブル性を有するフィルム材を用いることが好適である。導波路コア形成用または薄膜クラッド形成用の樹脂に紫外線硬化性樹脂を使用する場合は、紫外領域に対して透明性が高い材料を選択することが肝要である。クラッドフィルム基材１１，１３とクラッド１４との屈折率差は、０．０２以内であることが好ましい。更に好ましくは、同一あるいは０．００５以内であることが望ましい。一方、基材に薄膜のクラッドをコーティングしたクラッド基材を用いる場合には、基材の平坦性を向上させることができるとともに、透明性に劣り、また屈折率に制限されない材料からなる基材を使用することが可能となる。

（導波路コアの側面のクラッド及び空洞を作製する工程）
導波路コア１２の側面のクラッド１４と、下部クラッドフィルム基材１１、上部クラッドフィルム基材１３及びクラッド１４間に導波路コア１２に沿って貫通する空洞１５を作製する工程は、図２（ｉ）〜図２（ｋ）に示すように、最初に、下部クラッドフィルム基材１１上の導波路コア１２上に上部クラッドフィルム基材１３の未硬化のクラッド薄膜層１４ａを張り合わせる。この状態で、数分間放置し、樹脂のマイグレーションを利用することにより、未硬化のクラッド薄膜層１４ａを導波路コア１２の側面に流着させる。数分間経過した後、未硬化のクラッド薄膜層１４ａを紫外線または熱などによって硬化させることで、導波路コア１２の側面に薄膜のクラッド１４及び空洞１５を形成することができる。

（空洞内に導電性物質を充填硬化する行程）
空洞１５内に導電層１６となる導電性物質を充填硬化する行程は、空洞１５内に未硬化の導電性物質を滴下した後、毛細管現象及び／または減圧吸引にて空洞１５内の所望の位置に向けて充填し、空洞１５内に充填された導電性物質を熱または光などによって硬化することができる。毛細管現象を利用して、未硬化の硬化性樹脂を吸引口側に向けて自然に拡散させることができる。吸引口側から減圧吸引して、未硬化の硬化性樹脂を吸引口側に向けて強制的に拡散させることもできる。図２（ｌ）は、空洞１５内に導電性物質を充填硬化した状態を示している。この硬化過程において加熱処理を必要とする場合は、導電性物質の材料の硬化条件としては、２００℃以下が好適である。より好ましくは、１５０℃以下であり、更に好ましくは、１００℃以下が好適である。導電性物質の硬化温度の低温化は、下部クラッドフィルム基材１１、導波路コア１２、上部クラッドフィルム基材１３及び薄膜のクラッド１４の熱膨張係数の違いから生じる剥がれを回避する面からみて望ましい。また、導電性物質の硬化時間も短い方が好適である。この導電層１６の材料としては、ペースト状のアルミニウム、銀、金またはニッケルなどの金属、これらの金属の合金あるいは導電性を有する透明樹脂などを使用することができる。特に好ましくは、高分子を含有する材料が望ましい。高分子を含有する材料を用いることにより、下部クラッドフィルム基材１１、上部クラッドフィルム基材１３及び薄膜のクラッド１４に良好な密着性と優れた屈曲性とを付与することができる。

（光導波路の端部を切断する工程）
光導波路の長手方向の両端面をダイシングソーなどにより直角または斜めに切断し、フレキシブルな高分子光導波路１０を形成する。なお、光導波路１０の両端面を切断する方法は、ダイシングソーによる切断法に限定されるものではないことは勿論である。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）パターニング、露光・現像、エッチングなどの煩雑な工程を排除して、低コスト化と作製工程の単純化を容易にかつ確実に達成することができる。
（ロ）光回路となる導波路コア１２、空洞１５及び電気回路となる導電層１６を効率的にかつ高密度に形成することができる。
（ハ）フレキシブルなプラスチック基材上に光導波路を容易にかつ直接に作製することができる。

［第２の実施の形態］
（光通信モジュールの構成）
図３は、本発明に係わる第２の実施の形態である光通信モジュールの一構造例を示している。図３（ａ）は、光通信モジュールの構成を示す概念図、図３（ｂ）は、光通信モジュールの平面図である。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

図３において、符号３０は、上記第１の実施の形態である高分子光導波路１０を備えた光通信モジュールを示している。この光通信モジュール３０は、図３（ａ）に示すように、高分子光導波路１０の一方の端部側に単一の発光素子３１（面発光レーザアレイ３１）の発光部を設けるとともに、他方の端部側に単一の受光素子３２（フォトダイオード３２）の受光部を設けている。高分子光導波路１０の両端面は、光の進行方向に対して略４５度の傾斜角をもって互い違いに斜めに傾斜した傾斜ミラー面とされている。

（光通信モジュールの動作）
面発光レーザアレイ３１から出射した光信号は、下部クラッドフィルム基材１１を通して高分子光導波路１０に入射する。入射した光信号は、傾斜ミラー面で反射され、高分子光導波路１０内に沿って伝播する。その光信号は、他方の傾斜ミラー面で再び反射され、伝播方向を変えることで下部クラッドフィルム基材１１を通してフォトダイオード３２に入射する。その光信号は、電気信号に変換された後、図示しない電気部品を介して外部へと伝送される。このように、面発光レーザアレイ３１とフォトダイオード３２とを光学的に結合することが可能となる。

この光通信モジュール３０は、図３（ｂ）に示すように、光配線パターンとなる導波路コア１２、及び導電線パターンとなる導電層１６を相互に延在するアレイ構造とされている。光通信モジュール３０は、図示しない電子機器間に接続されるものであり、伝送路として導電層１６を利用してデータを送受信する通信、光変換素子への給電、及び導波路コア１２を利用してデータを送受信する通信を行うことができる。電子機器としては、例えば液晶表示モニタ、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル、プリンタ等が挙げられる。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）各種の光素子（面発光レーザアレイ３１とフォトダイオード３２等）や電子素子（ＩＣ等）を高分子光導波路１０と接続することで、ハイブリッド化することができる。

以下に、本発明の更に具体的な実施例について、図２を参照しながら説明する。

シリコン基板の表面に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製のＳＵ−８）をスピンコート法により塗布した後、８０℃でプリベークした。次に、シリコン基板上の厚膜レジストを、フォトマスクを通して露光・現像し、シリコン基板上に導波路コアの形態に対応する凸部を形成した。その後、シリコン基板上の凸部を１２０℃でポストベークし、導波路コア作製用の原盤を作製した（図２（ａ）参照）。

次に、原盤上に剥離剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製のＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、一定時間放置した後、約１０分間真空脱泡を行い、１２０℃で３０分間加熱して固化させた（図２（ｂ）参照）。その後、原盤を剥離して導波路コアの形態に対応する凹部（型厚さ５ｍｍ）を有する型を作製した。更に、その型の凹部に連通する両端部に直径３ｍｍの穴を明けて、充填口及び吸引口をそれぞれ形成し、鋳型を作製した（図２（ｃ）参照）。なお、鋳型としては、導波路コア（凹部）が相互に平行に形成された４本からなり、導波路コアの断面の大きさが５０×５０μｍであり、導波路コアの間隔が２５０μmとなるように形成した。

次に、作製した鋳型、及び下部クラッドフィルムとなる膜厚１００μｍの下部フィルム基材（ＪＳＲ（株）製のアートンフィルム、屈折率１．５１）を互いに密着させた（図２（ｄ）参照）。次いで、鋳型の充填口内に紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率１．５６）を十分に満たし、吸引ポンプにて鋳型の吸引口を介して吸引したところ、紫外線硬化性樹脂が、鋳型の凹部内に充填された（図２（ｅ）参照）。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を、鋳型を通して５分間照射した。鋳型の凹部内に充填された紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、鋳型を剥離して下部フィルム基材上に導波路コアを作製した（図２（ｆ）参照）。

次に、上部クラッドフィルムとなる膜厚１００μｍの上部フィルム基材（ＪＳＲ（株）製のアートンフィルム、屈折率１．５１）上に、紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率１．５１）を適量滴下し（図２（ｇ）参照）、スピンコート法により膜厚４０μｍである未硬化の薄膜クラッド層を形成した（図２（ｈ）参照）。次に、下部フィルム基材上の導波路コアに対して、上部フィルム基材に塗布された未硬化の薄膜クラッド層を張り合わせ（図２（ｉ）参照）、その未硬化の薄膜クラッド層が、下部フィルム基材上の導波路コアの側面にマイグレーションし、その他の部分が空洞として維持されるまでの数分間放置した（図２（ｊ）参照）。その後、５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を、上部フィルム基材を通して１５分間照射して硬化させた（図２（ｋ）参照）。

次に、空洞の一方の開口端部に銀ペーストを滴下し、その他方の開口端部を吸引口として、吸引ポンプにて吸引（６００ｍＰａ）し、毛細管現象により銀ペーストを空洞内に充填した。その後、電気オーブンにて１５０℃の温度で、１．０時間加熱して硬化させた。最後に、導波路コアの端部を形成するためにダイシングソーによって切り出し、導波路長を６０ｍｍとした。以上の工程により、高さが５０μmであり、幅が約２００μｍである導電層が導波路コア間に沿って貫通して形成された高分子光導波路を得た。作製された高分子光導波路の伝搬損失の測定を行ったところ、高分子光導波路の損失は、０．１ｄＢ／ｃｍであり、電気特性評価により導電層の導通を確認した。

上記実施例１と同様の手順により、コアの断面の大きさが５０×５０μｍであり、コアの間隔がそれぞれ２５０μｍ、５００μｍ、７５０μｍである４本のコアを作製可能である鋳型を作製し、導波路コアに沿った導電層を形成した。その結果、高さが５０μｍであり、幅がそれぞれ約２００μｍ、４５０μｍ、７００μｍである導電層を有する高分子光導波路が得られた。

なお、本発明に係わる導電線を有する光導波路の製造方法は、上記各実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。

本発明は、例えば光信号を伝搬する際の光回路、光分波路及び光合波路、光スイッチ等に使用することができるものである。

本発明における第１の実施の形態である光導波路の一構成例を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｌ）は、本発明における光導波路の作製工程を概念的に示す行程図である。 本発明における第２の実施の形態である光通信モジュールの構成を示す概念図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

符号の説明

１０ 光導波路
１１ 下部基材
１２ 導波路コア
１３ 上部基材
１４ クラッド
１４ａ クラッド薄膜層
１５ 空洞
１６ 導電層
２０ 原盤
２０ａ 凸部
２１ 鋳型
２１ａ 凹部
３０ 光通信モジュール
３１ 面発光レーザアレイ
３２ フォトダイオード

Claims (9)

1. 下部基材、前記下部基材上に形成された導波路コア、前記導波路コアの周囲を取り囲むように形成されたクラッド、及び前記下部基材に対する上部基材を有し、前記クラッドに沿って導電性物質からなる導電線を有してなる光導波路の製造方法であって、
   下部基材上に導波路コアを形成する工程、
   上部基材上に未硬化の薄膜クラッドを形成する工程、
   前記導波路コア上に前記上部基材の薄膜クラッド形成面を被せる工程、
   前記薄膜クラッドが流動して前記導波路コアの側面を被い、前記下部基材、前記薄膜クラッド及び前記上部基材間に、前記導波路コアに沿って貫通する空洞を形成する工程、及び
   前記薄膜クラッドを硬化する工程、
   前記空洞内に導電性物質を充填する工程、及び
   前記導電性物質を硬化する工程を備えてなることを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程は、前記導電性物質を毛細管現象及び／または減圧吸引によって前記空洞内に充填する行程を含んでなることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
3. 前記導波路コアを形成する工程は、前記導波路コアを同一のアレイ間隔をもって延在するアレイ状に形成する行程からなり、
   前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程において、前記導電性物質を前記導波路コアのアレイ間隔に整合したアレイ状に形成することを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法。
4. 前記導波路コアを形成する工程は、前記導波路コアを相互に異なるアレイ間隔をもって延在するアレイ状に形成する行程からなり、
   前記空洞内に前記導電性物質を充填する工程において、前記導電性物質を前記導波路コアのアレイ間隔に整合した断面積を有するアレイ状に形成することを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法。
5. 前記上部基材及び下部基材に高分子フィルム材料を使用することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
6. 前記下部基材上に導波路コアを形成する工程前において、前記下部基材上及び上部基材上に、クラッド薄膜層を予め形成しておくことを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
7. 前記薄膜クラッドの材料が、硬化型高分子材料であることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
8. 前記導電性物質が、硬化型かつ高分子物質を含有する材料であることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
9. 前記下部基材上に前記導波路コアを形成する工程は、
   前記導波路コアの凸部に対応する凹部、前記凹部にコア形成用のコア材を充填するための進入口、及び前記コア材を前記凹部から排出させるための排出口を有する鋳型を準備する工程、
   前記下部基材上に前記鋳型を張り合わせる工程、
   前記コア材を前記凹部の前記進入口を介して滴下し、滴下した前記コア材を前記凹部内に毛細管現象及び／または減圧吸引によって充填する工程、
   充填した前記コア材を熱または光よって硬化する行程、及び
   前記鋳型を前記下部基材から剥離する工程を含んでなることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。

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