JP2009145867A - Optical waveguide, optical waveguide module, and optical element mounting substrate - Google Patents

Optical waveguide, optical waveguide module, and optical element mounting substrate Download PDF

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Koji Nagaki
浩司 長木
Kenji Miyao
憲治 宮尾
Hirotsugu Shirato
洋次 白土
Hiroshi Watanabe
啓 渡辺
Shinsuke Terada
信介 寺田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide having a new mirror structure that has no fouling of a mirror surface, has a low reflection loss, and hardly becomes a damage base when deformed. <P>SOLUTION: The optical waveguide comprises a core layer including a core part determining an optical path direction, and a clad part lower in refractive index than the core part; and clad layers laminated on both faces of the core layer. A hollow mirror structure defining the mirror surface for changing the optical path of light incident to the optical waveguide and light emitted from the optical waveguide is provided in a predetermined position along the optical path direction of the core part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光導波路、光導波路モジュールおよび光素子実装基板に関する。   The present invention relates to an optical waveguide, an optical waveguide module, and an optical element mounting substrate.

近年、電子機器は、ますますその小型化および高性能化の要求が高まっている。中でも、信号の高速化に対応するために、電子部品間を光信号によって接続することによる、電子機器内における信号伝送路の高速化が検討されている。光信号による接続を行うため、光配線と電気配線を備えた光・電気混載基板が用いられる。光配線は、コア部とクラッド部とで構成される光導波路を有し、光導波路のコア部を光が伝送することにより光信号が伝達される。   In recent years, there has been an increasing demand for electronic devices with smaller size and higher performance. In particular, in order to cope with signal speeding up, speeding up of signal transmission paths in electronic devices by connecting electronic components with optical signals is being studied. In order to make a connection using an optical signal, an optical / electric hybrid board having optical wiring and electrical wiring is used. The optical wiring has an optical waveguide composed of a core portion and a cladding portion, and an optical signal is transmitted by transmitting light through the core portion of the optical waveguide.

光・電気混載基板を備えた電子機器では、基板上に複数の電子部品が搭載される。ある電子部品の入出力電気信号が光素子によって光信号に変換され、その光信号を光導波路に伝搬させる。次いで、伝搬された光信号を別の光素子によって電気信号に戻し、その電気信号を別の電子部品に接続する。従来、光・電気混載基板においては、リジッド基板中に光導波路が形成され、光導波路がリジッド基板と一体化されている。例えば、リジッド基板上に、光素子と電子部品とを搭載し、電気信号は、これらの搭載面より基板を貫通して反対側面に形成された電気配線を介して伝送させ、また光信号は、基板中に形成された光導波路より伝搬させ、その光導波路から絶縁層を貫通させ光素子の受発光部に伝送される(例えば、特許文献1参照)。このような光・電気混載基板では、光素子が基板上に搭載されるため、光導波路を伝搬する光を基板に対して垂直方向に曲げるためのミラー面が光導波路内に設けられる(例えば、特許文献1〜3参照)。   In an electronic device provided with an optical / electrical hybrid board, a plurality of electronic components are mounted on the board. An input / output electric signal of an electronic component is converted into an optical signal by an optical element, and the optical signal is propagated to an optical waveguide. Next, the propagated optical signal is returned to an electrical signal by another optical element, and the electrical signal is connected to another electronic component. Conventionally, in an optical / electrical hybrid substrate, an optical waveguide is formed in a rigid substrate, and the optical waveguide is integrated with the rigid substrate. For example, an optical element and an electronic component are mounted on a rigid substrate, and an electrical signal is transmitted through electrical wiring formed on the opposite side of the mounting surface through the substrate, and the optical signal is It propagates from the optical waveguide formed in the substrate, penetrates the insulating layer from the optical waveguide, and is transmitted to the light receiving and emitting part of the optical element (for example, see Patent Document 1). In such an optical / electrical hybrid substrate, since the optical element is mounted on the substrate, a mirror surface for bending light propagating through the optical waveguide in a direction perpendicular to the substrate is provided in the optical waveguide (for example, Patent Literatures 1 to 3).

特開2002−182049号公報JP 2002-182049 A 特開平10−300961号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-300961 特開2006−98798号公報JP 2006-98798 A

しかしながら、従来の光導波路に設けられるミラー面は、クラッド層の上からダイシング加工、ホットエンボス加工、レーザー加工等で形成されるため、クラッド層の一部が完全に欠失してコア部のミラー面が周囲雰囲気に暴露される。周囲雰囲気に晒されたミラー面は埃や塵の付着による汚損を被りやすいため、その開口部を樹脂や絶縁層で埋封する必要がある。しかし、コア部のミラー面が樹脂や絶縁層に接すると、空気に接している場合と比べてミラー面におけるコア部との屈折率差が小さくなり、その結果反射効率が低下する。また、従来のミラー面を画定するための構造は、光導波路に「ノッチ」を入れた形状となるため、光導波路が変形するとそのミラー構造体の部分で破損しやすいという問題もある。実際、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設した光導波路では、ミラー構造体が並置されることにより「ノッチ」効果が顕著となり、光導波路がミラー構造体の部分で容易に折れてしまうことがある。   However, since the mirror surface provided in the conventional optical waveguide is formed from above the cladding layer by dicing, hot embossing, laser processing, etc., a part of the cladding layer is completely lost and the mirror of the core portion The surface is exposed to the ambient atmosphere. Since the mirror surface exposed to the ambient atmosphere is easily damaged by dust or dust, it is necessary to bury the opening with a resin or an insulating layer. However, when the mirror surface of the core portion is in contact with the resin or the insulating layer, the difference in refractive index from the core portion on the mirror surface is smaller than when the mirror surface is in contact with air, and as a result, the reflection efficiency is lowered. In addition, the conventional structure for defining the mirror surface has a shape in which a notch is provided in the optical waveguide, and therefore there is a problem that when the optical waveguide is deformed, the mirror structure is easily damaged. In fact, in optical waveguides in which multiple cores are arranged at narrow intervals at narrow intervals, the “notch” effect becomes prominent when the mirror structure is juxtaposed, and the optical waveguide is easily broken at the mirror structure. It may end up.

したがって、本発明は、埃や塵の付着による汚損を被ることなく、またミラー面による反射損失が極力抑えられ、さらには変形時の破損拠点にもなりにくい、新規なミラー構造を有する光導波路を提供することを目的とする。また本発明は、新規なミラー構造体を、複数本のコア部が交差する交差型導波路や、さらにそのような交差型導波路を多層化したものと組み合わせた、光配線の密度および自由度が高いコンパクトな光導波路シートを簡便に提供することも目的とする。さらに本発明は、そのような光導波路を具備した光導波路モジュールおよび光素子実装基板を提供することも目的とする。   Therefore, the present invention provides an optical waveguide having a novel mirror structure that is not damaged by dust or dust adhesion, that is, reflection loss due to the mirror surface is suppressed as much as possible, and that it is less likely to become a damaged base during deformation. The purpose is to provide. In addition, the present invention provides a new mirror structure combined with a crossed waveguide in which a plurality of cores intersect, and a multilayered structure of such a crossed waveguide, and the density and flexibility of optical wiring. Another object of the present invention is to easily provide a compact optical waveguide sheet having a high height. It is another object of the present invention to provide an optical waveguide module and an optical element mounting substrate having such an optical waveguide.

上述の目的は、下記(1)〜(10)を構成とする本発明によって達成される。   The above object is achieved by the present invention comprising the following (1) to (10).

(1)光路方向を定めるコア部を、該コア部より屈折率が低いクラッド層で包囲してなる光導波路であって、該コア部の光路方向に沿った所定の位置に、該光導波路へ入射する光または該光導波路から出射する光の光路を変換するミラー面を画定する中空ミラー構造体を設けたことを特徴とする光導波路。   (1) An optical waveguide formed by surrounding a core portion that defines an optical path direction with a clad layer having a refractive index lower than that of the core portion, and at a predetermined position along the optical path direction of the core portion. An optical waveguide comprising a hollow mirror structure that defines a mirror surface for converting an optical path of incident light or light emitted from the optical waveguide.

(2)該中空ミラー構造体の高さが該コア部の厚さと同一またはそれより大である、上記(1)に記載の光導波路。   (2) The optical waveguide according to (1), wherein the height of the hollow mirror structure is equal to or greater than the thickness of the core portion.

(3)該中空ミラー構造体が設けられた該所定の位置を含む同一光路内の該所定の位置とは別の位置に追加の中空ミラー構造体を設けた、上記(1)または(2)に記載の光導波路。   (3) The above (1) or (2), wherein an additional hollow mirror structure is provided at a position different from the predetermined position in the same optical path including the predetermined position where the hollow mirror structure is provided An optical waveguide according to 1.

(4)該中空ミラー構造体のミラー面が該光路方向に対して40〜50°の角度をなしている、上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光導波路。   (4) The optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein the mirror surface of the hollow mirror structure is at an angle of 40 to 50 ° with respect to the optical path direction.

(5)該光路方向が、該ミラー面によって、該光導波路が画定する平面に対してほぼ法線方向に変換される、上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光導波路。   (5) The optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein the optical path direction is converted by the mirror surface into a substantially normal direction with respect to a plane defined by the optical waveguide. .

(6)該光導波路が、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設した光導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部毎に独立して並置されている、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光導波路。   (6) The optical waveguide is an optical waveguide in which a plurality of core portions are arranged at a narrow interval at a narrow interval, and the hollow mirror structures are juxtaposed independently for each core portion, The optical waveguide according to any one of 1) to (5).

(7)該光導波路が、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設した光導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部の2本以上にまたがる共通の中空ミラー構造体が設置されている、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光導波路。   (7) A common hollow mirror structure in which the optical waveguide is an optical waveguide in which a plurality of core portions are arranged at narrow intervals at a narrow interval, and the hollow mirror structure extends over two or more of the core portions. The optical waveguide according to any one of (1) to (5), wherein:

(8)該光導波路が、コア部が分岐した分岐型光導波路であり、分岐した各コア部の任意の位置に中空ミラー構造体が設置されている、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光導波路。   (8) Any of the above (1) to (5), wherein the optical waveguide is a branched optical waveguide having a core portion branched, and a hollow mirror structure is installed at an arbitrary position of each branched core portion. The optical waveguide according to claim 1.

(9)該光路方向が、該ミラー面によって、該光導波路が画定する平面内で変換される、上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光導波路。   (9) The optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein the optical path direction is converted by the mirror surface within a plane defined by the optical waveguide.

(10)該光導波路が、複数本のコア部が交差する交差型導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部の交差領域の少なくとも一つに設置されている、上記(9)に記載の光導波路。   (10) The above (9), wherein the optical waveguide is an intersecting waveguide where a plurality of core portions intersect, and the hollow mirror structure is disposed in at least one of the intersecting regions of the core portions. ).

(11)該中空ミラー構造体が、一つの光路を該交差領域において2方向に分岐するように設置されている、上記(10)に記載の光導波路。   (11) The optical waveguide according to (10), wherein the hollow mirror structure is installed so as to branch one optical path in two directions in the intersecting region.

(12)該中空ミラー構造体が、一つの光路を該交差領域において3方向に分岐するように設置されている、上記(10)に記載の光導波路。   (12) The optical waveguide according to (10), wherein the hollow mirror structure is installed so as to branch one optical path in three directions in the intersecting region.

(13)該交差型導波路が、該コア部がクラッドを介して上下に2以上重畳している多層化交差型導波路であり、かつ、上下のコア部を光接続するように配置された中空ミラー構造体が所定の位置に設置されている、上記(10)〜(12)のいずれか1項に記載の光導波路。   (13) The intersecting waveguide is a multi-layered intersecting waveguide in which the core portion overlaps two or more above and below via a clad, and is disposed so as to optically connect the upper and lower core portions. The optical waveguide according to any one of (10) to (12), wherein the hollow mirror structure is installed at a predetermined position.

(14)該交差型導波路が、該交差領域の外周部に前記コア部よりも屈折率が低い低屈折領域を設けた混信防止クラッド構造を有する、上記(10)〜(13)のいずれか1項に記載の光導波路。   (14) Any of the above (10) to (13), wherein the intersecting waveguide has an anti-interference clad structure in which a low refraction region having a refractive index lower than that of the core portion is provided on an outer peripheral portion of the intersecting region. The optical waveguide according to item 1.

(15)該光導波路が、光路方向を定めるコア部と、該コア部より屈折率が低いクラッド部とを含むコア層および該コア層の両面に積層されたクラッド層を含む、上記(1)〜(14)のいずれか1項に記載の光導波路。   (15) The optical waveguide includes a core layer including a core portion that defines an optical path direction, a cladding portion having a lower refractive index than the core portion, and a cladding layer laminated on both surfaces of the core layer. The optical waveguide according to any one of to (14).

(16)該コア層および該クラッド層が高分子材料から構成されている、上記(15)に記載の光導波路。   (16) The optical waveguide according to (15), wherein the core layer and the cladding layer are made of a polymer material.

(17)該高分子材料が付加重合型ノルボルネンを主体とする主鎖を含む、上記(16)に記載の光導波路。   (17) The optical waveguide according to (16), wherein the polymer material includes a main chain mainly composed of addition polymerization type norbornene.

(18)上記(1)〜(8)および(15)〜(17)のいずれか1項に記載の光導波路と発光素子および/または受光素子とを含む光導波路モジュールであって、該中空ミラー構造体と該発光素子および/または受光素子とが、該発光素子から出射した光が該中空ミラー構造体のミラー面を介して該光導波路へ入射しかつ/または該光導波路から出射した光が該中空ミラー構造体のミラー面を介して該受光素子へ入射するように位置合わせされていることを特徴とする光導波路モジュール。   (18) An optical waveguide module comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (8) and (15) to (17), a light emitting element and / or a light receiving element, wherein the hollow mirror The light emitted from the light emitting element by the structure and the light emitting element and / or the light receiving element enters the optical waveguide through the mirror surface of the hollow mirror structure and / or the light emitted from the optical waveguide An optical waveguide module characterized by being aligned so as to enter the light receiving element through a mirror surface of the hollow mirror structure.

(19)上記(18)に記載の光導波路モジュールと電気回路基板とを含む光素子実装基板。   (19) An optical element mounting board including the optical waveguide module according to (18) and an electric circuit board.

(20)該光導波路モジュールが、該発光素子および/または受光素子の電極と該電気回路基板の電極との間に電気導通を提供するためのレセプター構造を有する、上記(19)に記載の光素子実装基板。   (20) The light according to (19), wherein the optical waveguide module has a receptor structure for providing electrical continuity between an electrode of the light emitting element and / or a light receiving element and an electrode of the electric circuit board. Element mounting board.

本発明によると、光導波路のコア部内にミラー面を画定する中空ミラー構造体を設けたことにより、ミラー面が周囲雰囲気に暴露されることがなく、埃や塵の付着によるミラー面の汚損が解消される。また、ミラー面が空気と接していることによりコア部との屈折率差が十分に確保され、ミラー面での反射損失が極めて小さくなる。さらにミラー構造が中空ミラー構造体であることにより、光導波路に「ノッチ」形状が付与されず、光導波路の機械的強度が向上する。この機械的強度の向上は、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設してミラー構造体が並置された光導波路の場合に、特に顕著となる。また本発明によると、新規なミラー構造体を交差型導波路または多層化交差型導波路と組み合わせたことにより、従来の光ファイバを湾曲敷設した光導波路シートよりも光配線の密度および自由度が高くコンパクトな光導波路シートをより簡便に提供することができる。   According to the present invention, by providing the hollow mirror structure that defines the mirror surface in the core portion of the optical waveguide, the mirror surface is not exposed to the surrounding atmosphere, and the mirror surface is not contaminated by dust or dust adhesion. It will be resolved. Further, since the mirror surface is in contact with air, a sufficient difference in refractive index from the core portion is ensured, and reflection loss at the mirror surface is extremely small. Further, since the mirror structure is a hollow mirror structure, a “notch” shape is not given to the optical waveguide, and the mechanical strength of the optical waveguide is improved. This improvement in mechanical strength is particularly noticeable in the case of an optical waveguide in which a plurality of core portions are arranged at narrow intervals at narrow intervals and mirror structures are juxtaposed. Further, according to the present invention, by combining the novel mirror structure with the crossed waveguide or the multilayered crossed waveguide, the density and the degree of freedom of the optical wiring are higher than those of the conventional optical waveguide sheet in which the optical fiber is curvedly laid. A high and compact optical waveguide sheet can be provided more easily.

以下、本発明による光導波路、光導波路モジュールおよび光素子実装基板について、添付図面に示す好適な実施態様を適宜参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an optical waveguide, an optical waveguide module, and an optical element mounting substrate according to the present invention will be described in detail with reference to suitable embodiments shown in the accompanying drawings as appropriate.

図1に、本発明による光導波路の基本構成を示す。図1(A)は、光路方向を定めるコア部2を、該コア部より屈折率が低いクラッド層(上部クラッド層3、下部クラッド層4)で包囲してなる光導波路1を示す部分斜視図である。図1(A)に示した光導波路1は、例えば特開2000−199827に記載されているように、所定のパターンで配設されたコア部2を有する下部クラッド層4の全面に、例えばスピンコート法により上部クラッド層3を形成することによって製造することができる。本発明による光導波路の基本構成の別態様として、図1(B)に、光路方向を定めるコア部2と、該コア部より屈折率が低いクラッド部3’とを含むコア層および該コア層の両面に積層されたクラッド層(上部クラッド層3、下部クラッド層4)を含む光導波路1の部分斜視図を示す。以下、図1(B)に示したタイプの光導波路において本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明するが、本発明の実施は、このようなタイプの光導波路に限定されるものではない。   FIG. 1 shows a basic configuration of an optical waveguide according to the present invention. FIG. 1A is a partial perspective view showing an optical waveguide 1 in which a core portion 2 that defines an optical path direction is surrounded by a cladding layer (an upper cladding layer 3 and a lower cladding layer 4) having a refractive index lower than that of the core portion. It is. The optical waveguide 1 shown in FIG. 1A is formed on the entire surface of the lower cladding layer 4 having the core portion 2 arranged in a predetermined pattern, for example, as described in JP-A 2000-199827. It can be manufactured by forming the upper cladding layer 3 by a coating method. As another aspect of the basic structure of the optical waveguide according to the present invention, FIG. 1B shows a core layer including a core portion 2 that defines an optical path direction and a cladding portion 3 ′ having a lower refractive index than the core portion, and the core layer. FIG. 2 shows a partial perspective view of an optical waveguide 1 including clad layers (upper clad layer 3 and lower clad layer 4) laminated on both sides of the optical waveguide 1; Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention in the optical waveguide of the type shown in FIG. 1B will be described in detail. However, the implementation of the present invention is limited to such an optical waveguide. is not.

図2は、光導波路におけるミラー面を画定する従来構造の一例を示す模式図である。図2は、例えば図1(B)において線B−B’に沿って切断したように、光導波路10を、光路方向を定めるコア部12に沿って切断した横断面を示している。光導波路10は、光路方向に対して約45°の角度をなすミラー面を画定するミラー構造体14を含む。このミラー面によって、光導波路10の面外から上部クラッド層11を透過して光導波路10のコア部12へ入射する光、または光導波路10のコア部12から上部クラッド層11を透過して光導波路10の面外へ出射する光、の光路LPが、光導波路10が画定する平面に対してほぼ法線方向に変換される。図2に示したミラー構造体14は、下部クラッド層13の一部を完全に(上下方向に貫通して)欠失させることにより形成されている。従来構造の別の例として、上部クラッド層11の一部をも部分的または完全に欠失させることにより形成されたミラー構造体も存在する(図示なし)。図2に示したように、クラッド層の一部が完全に欠失してコア部12のミラー面が周囲雰囲気に暴露されたままであると、ミラー面は埃や塵の付着による汚損を被りやすいため、一般にミラー構造体14は樹脂や絶縁層で埋封された中実構造体となっている。しかし、ミラー面が樹脂や絶縁層に接すると、空気(屈折率=1)と接している場合と比べてミラー面におけるコア部との屈折率差が小さくなり、その結果反射効率が低下する。また、クラッド層の一部が完全に欠失した構造は、光導波路に「ノッチ」を入れた形状となるため、光導波路が変形するとそのミラー構造体に応力が集中し、光導波路が破損しやすくなる。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a conventional structure that defines a mirror surface in an optical waveguide. FIG. 2 shows a cross section of the optical waveguide 10 cut along the core portion 12 that defines the optical path direction, for example, as cut along the line B-B ′ in FIG. The optical waveguide 10 includes a mirror structure 14 that defines a mirror surface that forms an angle of about 45 ° with respect to the optical path direction. By this mirror surface, light that passes through the upper cladding layer 11 from the outside of the optical waveguide 10 and enters the core portion 12 of the optical waveguide 10, or is transmitted through the upper cladding layer 11 from the core portion 12 of the optical waveguide 10 The optical path LP of the light emitted out of the plane of the waveguide 10 is converted into a substantially normal direction with respect to the plane defined by the optical waveguide 10. The mirror structure 14 shown in FIG. 2 is formed by completely deleting a part of the lower cladding layer 13 (through the vertical direction). As another example of the conventional structure, there is a mirror structure formed by partially or completely deleting a part of the upper cladding layer 11 (not shown). As shown in FIG. 2, when a part of the cladding layer is completely lost and the mirror surface of the core portion 12 remains exposed to the surrounding atmosphere, the mirror surface is easily damaged by dust or dust adhesion. Therefore, in general, the mirror structure 14 is a solid structure embedded with a resin or an insulating layer. However, when the mirror surface is in contact with the resin or the insulating layer, the difference in refractive index from the core portion on the mirror surface is smaller than when the mirror surface is in contact with air (refractive index = 1), and as a result, the reflection efficiency is lowered. In addition, a structure in which a part of the cladding layer is completely deleted has a shape with a notch in the optical waveguide. Therefore, when the optical waveguide is deformed, stress is concentrated on the mirror structure and the optical waveguide is damaged. It becomes easy.

図3は、光導波路におけるミラー面を画定する本発明による中空ミラー構造体の一例を示す模式図である。図3は、図2と同様に、光導波路20を、光路方向を定めるコア部22に沿って切断した横断面を示している。光導波路20は、光路方向に対して、好ましくは40〜50°の角度、より好ましくは約45°の角度、をなすミラー面を画定する中空ミラー構造体24を含む。このミラー面によって、光導波路20の面外から上部クラッド層21を透過して光導波路20のコア部22へ入射する光、または光導波路20のコア部22から上部クラッド層21を透過して光導波路20の面外へ出射する光、の光路LPが、光導波路20が画定する平面に対してほぼ法線方向に変換される。光路方向が上部クラッド層を貫通するように略法線方向に変換される限りにおいて、本発明による中空ミラー構造体の形状に制限はない。例えば、本発明による中空ミラー構造体は、コア部に沿った横断面が、図3に示したような二等辺三角形である他、直角三角形であってもよい。また、中空ミラー構造体の高さは、一般に30〜80μmの範囲内にあればよく、また図3に示したようにコア部22を含むコア層の厚さとほぼ同一である他、コア層の厚さより大きくてもよい。本発明による中空ミラー構造体の高さがコア層の厚さより大きい場合としては、図4(A)に示したように中空ミラー構造体34が上部クラッド層31、コア部32および下部クラッド層33の3層にまたがる態様、図4(B)に示したように中空ミラー構造体44が上部クラッド層41およびコア部42の2層にまたがる態様、ならびに図4(C)に示したように中空ミラー構造体54がコア部52および下部クラッド層53の2層にまたがる態様が挙げられ、いずれの態様も本発明に包含される。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a hollow mirror structure according to the present invention that defines a mirror surface in an optical waveguide. FIG. 3 shows a cross section of the optical waveguide 20 cut along the core portion 22 that defines the optical path direction, as in FIG. The optical waveguide 20 includes a hollow mirror structure 24 that defines a mirror surface that forms an angle of preferably 40-50 °, more preferably about 45 ° with respect to the optical path direction. By this mirror surface, light that passes through the upper clad layer 21 from the outside of the optical waveguide 20 and enters the core portion 22 of the optical waveguide 20, or is transmitted through the upper clad layer 21 from the core portion 22 of the optical waveguide 20. The optical path LP of the light emitted out of the plane of the waveguide 20 is converted in a substantially normal direction with respect to the plane defined by the optical waveguide 20. The shape of the hollow mirror structure according to the present invention is not limited as long as the optical path direction is converted into a substantially normal direction so as to penetrate the upper cladding layer. For example, in the hollow mirror structure according to the present invention, the cross section along the core portion may be an isosceles triangle as shown in FIG. The height of the hollow mirror structure generally only needs to be in the range of 30 to 80 μm, and is substantially the same as the thickness of the core layer including the core portion 22 as shown in FIG. It may be larger than the thickness. In the case where the height of the hollow mirror structure according to the present invention is larger than the thickness of the core layer, the hollow mirror structure 34 is composed of the upper clad layer 31, the core portion 32, and the lower clad layer 33 as shown in FIG. 4B, an embodiment in which the hollow mirror structure 44 extends over two layers of the upper clad layer 41 and the core portion 42, and a hollow shape as shown in FIG. 4C. An embodiment in which the mirror structure 54 extends over two layers of the core portion 52 and the lower cladding layer 53 is included, and both embodiments are included in the present invention.

図3および図4に示したように、本発明による中空ミラー構造体24、34、44、54は、クラッド層21、23、31、33、41、43、51、53で完全に密閉されているため、コア部22、32、42、52のミラー面が周囲雰囲気からの埃や塵の付着によって汚損されることがない。また、本発明による中空ミラー構造体24、34、44、54の内部は空気(屈折率=1)で満たされているため、ミラー面におけるコア部22、32、42、52との屈折率差が十分大きくなり、反射損失が抑えられる。さらに、本発明による中空ミラー構造体24、34、44、54は、光導波路に「ノッチ」形状を付与しないため、光導波路の機械的強度が顕著に向上する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the hollow mirror structures 24, 34, 44, 54 according to the present invention are completely sealed with the cladding layers 21, 23, 31, 33, 41, 43, 51, 53. Therefore, the mirror surfaces of the core portions 22, 32, 42, and 52 are not soiled by dust or dust adhering from the surrounding atmosphere. Moreover, since the inside of the hollow mirror structures 24, 34, 44, 54 according to the present invention is filled with air (refractive index = 1), the difference in refractive index from the core portions 22, 32, 42, 52 on the mirror surface. Becomes sufficiently large, and reflection loss is suppressed. Furthermore, since the hollow mirror structures 24, 34, 44, 54 according to the present invention do not give the optical waveguide a “notch” shape, the mechanical strength of the optical waveguide is significantly improved.

実際の光導波路においては、図5(A)に示したように、複数本のコア部62を狭い間隔で多条配設して中空ミラー構造体64がコア部毎に独立して並置される場合がある。このような場合でも、本発明による中空ミラー構造体は「ノッチ」効果を発揮しないため、光導波路が中空ミラー構造体の部分で容易に折れることはない。また、図5(B)に示したように、2本以上のコア部72にまたがる共通の中空ミラー構造体74を形成させてもよい。このような共通の中空ミラー構造体74の形成は、特にダイシング加工やホットエンボス加工を採用する場合に、複数のミラー面を一度に形成することができるので、製造プロセス上のメリットがある。   In the actual optical waveguide, as shown in FIG. 5 (A), a plurality of core portions 62 are arranged in a plurality of intervals at narrow intervals, and the hollow mirror structures 64 are juxtaposed independently for each core portion. There is a case. Even in such a case, since the hollow mirror structure according to the present invention does not exhibit the “notch” effect, the optical waveguide is not easily broken at the portion of the hollow mirror structure. Further, as shown in FIG. 5B, a common hollow mirror structure 74 that spans two or more core portions 72 may be formed. The formation of such a common hollow mirror structure 74 has an advantage in the manufacturing process because a plurality of mirror surfaces can be formed at one time, particularly when dicing or hot embossing is employed.

本発明による光導波路は、図6に示したように、コア部82が分岐した分岐型光導波路であってもよい。この場合、分岐した各コア部の任意の位置に中空ミラー構造体84を設けることができる。分岐型光導波路自体は公知であり、本発明においては、例えば、特開2004−279637号公報および特開2006−293171号公報に記載の光分波型のもの、特開2006−330436号公報に記載の光合波型のもの、およびこれらの組み合わせを使用することができる。分岐型光導波路の製造方法については、上記各公開公報を参照されたい。   As shown in FIG. 6, the optical waveguide according to the present invention may be a branched optical waveguide in which the core portion 82 is branched. In this case, the hollow mirror structure 84 can be provided at an arbitrary position of each branched core portion. The branching type optical waveguide itself is known, and in the present invention, for example, the optical demultiplexing type described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-279937 and 2006-293171, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-330436. The described optical multiplexing types and combinations thereof can be used. For the method of manufacturing the branched optical waveguide, refer to each of the above publications.

本発明による光導波路は、同一光路内の異なる2つの位置に中空ミラー構造体を一つずつ設けることにより、光導波路の面外から上部クラッド層を透過して光導波路のコア部へ入射した光を一方の中空ミラー構造体によって略垂直方向に曲げてコア部を伝搬させ、伝搬後の光を他方の中空ミラー構造体によって略垂直方向に曲げて光導波路のコア部から上部クラッド層を透過して光導波路の面外へ出射させる面発光型レーザー(VCSEL)として応用することができる。本発明による光導波路を用いることにより、電子部品間を光信号によって接続することができ、よって電子機器内における信号伝送路の高速化を実現することができる。   In the optical waveguide according to the present invention, light is incident on the core portion of the optical waveguide through the upper cladding layer from the outside of the optical waveguide by providing one hollow mirror structure at two different positions in the same optical path. Is bent in a substantially vertical direction by one hollow mirror structure to propagate the core part, and the light after propagation is bent in a substantially vertical direction by the other hollow mirror structure and is transmitted through the upper cladding layer from the core part of the optical waveguide. Thus, it can be applied as a surface emitting laser (VCSEL) that emits light out of the plane of the optical waveguide. By using the optical waveguide according to the present invention, the electronic components can be connected by an optical signal, and thus the speed of the signal transmission path in the electronic device can be realized.

本発明は、図7に示したような、光路LPが、光導波路90が画定する平面内で変換される光導波路に応用することもできる。光導波路が画定する平面内で光路を曲げるためには、コア部を曲げた上述の分岐型光導波路を使用することもできる。しかし、コア部の曲率半径には一定の制限(下限値)があるため、ミラー構造体を使用することにより光導波路デバイスの一層の小型化を達成することができる。なお、図7には、光路LPがほぼ直角方向に変換される態様を示したが、光路LPの変換角度に制限はなく、0〜180度の範囲内で任意に設定できることは容易に理解されよう。   The present invention can also be applied to an optical waveguide in which the optical path LP is converted in the plane defined by the optical waveguide 90 as shown in FIG. In order to bend the optical path within a plane defined by the optical waveguide, the above-described branched optical waveguide having a bent core portion may be used. However, since there is a certain limit (lower limit value) on the radius of curvature of the core portion, further miniaturization of the optical waveguide device can be achieved by using a mirror structure. Although FIG. 7 shows a mode in which the optical path LP is converted in a substantially right angle direction, the conversion angle of the optical path LP is not limited, and it can be easily understood that the optical path LP can be arbitrarily set within a range of 0 to 180 degrees. Like.

さらに本発明は、図8に示したような、複数本のコア部92が交差する交差型導波路90に応用することもできる。図8に示した交差型導波路90では、コア部92が碁盤目状に配置されている。しかし、コア部92の交差構造は、図8に示したような直交形には限られない。特に、コア部92の交差角を90°(直交)より大きくまたは小さくすることにより、光の混信比率を任意に変更することができる。交差型導波路90のコア部92の交差領域の少なくとも一つに中空ミラー構造体94を適宜設置することにより、1本または2本以上の光路LPをそれぞれ任意の方向へ変換できるユビキタス(任意光路変換型)光導波路を提供することができる。このように交差型導波路と本発明による中空ミラー構造体とを組み合わせたユビキタス光導波路は、曲率半径に制限があるコア部または光ファイバを湾曲敷設した従来の光導波路シートに比べ、光配線の密度および自由度が高くコンパクトな光導波路シートをより簡便に提供することができる。   Furthermore, the present invention can also be applied to a crossed waveguide 90 in which a plurality of core portions 92 intersect as shown in FIG. In the crossed waveguide 90 shown in FIG. 8, the core portions 92 are arranged in a grid pattern. However, the cross structure of the core portion 92 is not limited to the orthogonal shape as shown in FIG. In particular, by making the crossing angle of the core portion 92 larger or smaller than 90 ° (orthogonal), the light interference ratio can be arbitrarily changed. By appropriately installing a hollow mirror structure 94 in at least one of the intersecting regions of the core portion 92 of the intersecting waveguide 90, one or two or more optical paths LP can be converted into arbitrary directions, respectively. Conversion type) optical waveguides can be provided. Thus, the ubiquitous optical waveguide combining the crossed waveguide and the hollow mirror structure according to the present invention has an optical wiring compared to a conventional optical waveguide sheet in which a core portion or optical fiber with a limited radius of curvature is laid. A compact optical waveguide sheet having a high density and a high degree of freedom can be provided more easily.

交差型導波路90のコア部92の交差領域においては、図9(A)に示したように、一つの光路LPを1方向にのみ変換するように中空ミラー構造体94を設置することができる。また、図9(B)に示したように、一つの光路を伝搬してきた光の一部が反射されるように中空ミラー構造体94を設置することにより、一つの光路LPを、直進方向を含む2方向に分岐することもできる。さらに、図9(C)に示したように、一つの光路を伝搬してきた光の一部を一方向に反射する中空ミラー構造体94と、その残余の光を別方向に反射する追加の中空ミラー構造体94とを設置することにより、一つの光路LPを、直進方向を含まない2方向に分岐することもできる。図9(B)に示した態様と図9(C)に示した態様との組合せとして、図9(D)に示したように、一つの光路を伝搬してきた光の一部を一方向に反射する中空ミラー構造体94と、その残余の光の一部を別方向に反射する追加の中空ミラー構造体94とを設置することにより、一つの光路LPを、直進方向を含む3方向に分岐することもできる。   In the intersecting region of the core portion 92 of the intersecting waveguide 90, as shown in FIG. 9A, the hollow mirror structure 94 can be installed so as to convert one optical path LP only in one direction. . Further, as shown in FIG. 9B, by installing the hollow mirror structure 94 so that a part of the light propagating through one optical path is reflected, one optical path LP is changed in a straight traveling direction. It is also possible to branch in two directions. Further, as shown in FIG. 9C, a hollow mirror structure 94 that reflects a part of the light propagating along one optical path in one direction and an additional hollow that reflects the remaining light in another direction. By installing the mirror structure 94, one optical path LP can be branched in two directions not including the straight traveling direction. As a combination of the mode shown in FIG. 9B and the mode shown in FIG. 9C, as shown in FIG. 9D, a part of the light propagating through one optical path is unidirectionally. By installing a reflecting hollow mirror structure 94 and an additional hollow mirror structure 94 that reflects a part of the remaining light in another direction, one optical path LP is branched in three directions including a straight traveling direction. You can also

複数の交差型導波路を上下に重ね合わせることにより光路を三次元化することも可能である。そのような多層化交差型導波路の一例を図10に模式的に示す。図10(A)は、コア部92が層間クラッド95を介して上下に重畳している多層(2層)化交差型導波路を示す部分斜視図である。図示した2層化交差型導波路は、光路方向を定めるコア部92と、該コア部より屈折率が低いクラッド部96とを含むコア層を2枚含む。コア層間には、コア部92の上下方向の混信を防止するに十分な厚さの層間クラッド95が配置される。具体的には、層間クラッド95の厚さは、少なくとも1μm、好ましくは2μm以上に設定すべきである。コア層の最上部と最下部には、それぞれ上部クラッド層93と下部クラッド層97が配置される。各コア層は、図8に示したような交差型導波路を構成する。すなわち、各コア層において、コア部92の交差領域の少なくとも一つに中空ミラー構造体が適宜設置されることにより、1本または2本以上の光路LPが平面内で任意の方向へ変換される。光路LPを三次元化するために、図3に示したような中空ミラー構造体を、上下のコア部を光接続するように所定の位置に設置することができる。図10(B)に、上下のコア部92を光接続するように設置された2つの中空ミラー構造体94の一例を示す。この場合、一方の中空ミラー構造体94で法線方向に変換された光は、層間クラッド95を貫通する。上部又は下部にある別のコア部92へ貫入してきた光は、別の中空ミラー構造体94で更に法線方向に変換されてそのコア部92を伝播することができる。層間クラッド95を貫通する際の光損失を減らすため、層間クラッド95の厚さは、10μm以下、好ましくは5μm以下にすることが望まれる。図示した多層化交差型導波路はコア層が2枚であるが、コア層の積層数に制限はなく、用途に応じて自由に設計することができる。このように多層化されたユビキタス光導波路と本発明による中空ミラー構造体を組み合わせることにより、光配線の密度および自由度が一層高い光導波路シートを提供することができる。   It is also possible to make the optical path three-dimensional by superimposing a plurality of intersecting waveguides vertically. An example of such a multilayered crossed waveguide is schematically shown in FIG. FIG. 10A is a partial perspective view showing a multi-layered (two-layered) crossed waveguide in which a core portion 92 is vertically overlapped with an interlayer clad 95 interposed therebetween. The illustrated two-layered crossed waveguide includes two core layers including a core portion 92 that defines an optical path direction and a cladding portion 96 having a refractive index lower than that of the core portion. Between the core layers, an interlayer clad 95 having a thickness sufficient to prevent vertical interference of the core portion 92 is disposed. Specifically, the thickness of the interlayer cladding 95 should be set to at least 1 μm, preferably 2 μm or more. An upper cladding layer 93 and a lower cladding layer 97 are disposed on the uppermost and lowermost portions of the core layer, respectively. Each core layer constitutes a crossed waveguide as shown in FIG. That is, in each core layer, a hollow mirror structure is appropriately installed in at least one of the intersecting regions of the core portion 92, so that one or more optical paths LP are converted into an arbitrary direction in a plane. . In order to make the optical path LP three-dimensional, a hollow mirror structure as shown in FIG. 3 can be installed at a predetermined position so as to optically connect the upper and lower core portions. FIG. 10B shows an example of two hollow mirror structures 94 installed so as to optically connect the upper and lower core portions 92. In this case, the light converted in the normal direction by one hollow mirror structure 94 passes through the interlayer cladding 95. Light that has penetrated into another core part 92 at the upper part or the lower part can be further converted into the normal direction by another hollow mirror structure 94 and propagated through the core part 92. In order to reduce optical loss when penetrating the interlayer cladding 95, the thickness of the interlayer cladding 95 is desired to be 10 μm or less, preferably 5 μm or less. The multilayered crossed waveguide shown in the figure has two core layers, but the number of core layers is not limited, and can be freely designed according to the application. By combining the multilayered ubiquitous optical waveguide and the hollow mirror structure according to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide sheet with higher density and flexibility of optical wiring.

図8〜図10に示したような交差型導波路には、ある光路を伝播してきた光の一部が、交差領域において、交差する別の光路へ進入する混信の問題や、交差する別の光路の側面を透過して散乱する光損失の問題がある。かかる問題を軽減、解消する方法として、交差型導波路の交差領域の外周部にコア部よりも屈折率が低い低屈折領域を設けた混信防止クラッド構造を採用することが知られている。そのような混信防止クラッド構造を有する交差型導波路の一例を図11に示す。図11に示したように、交差領域の外周部にコア部よりも屈折率が低い低屈折領域を設けた混信防止クラッド構造は、コア部92を交差領域92’の前後において寸断することにより形成することができ、この場合、低屈折領域の屈折率は周囲のクラッド部と等しくなる。コア部92を寸断する間隔(低屈折領域の幅)は、光損失を減らすため、可能な限り小さい方がよく、例えば10μm以下、好ましくは5μm以下にすることが望まれる。一方、交差領域92’の側面で光を反射するためには低屈折領域が一定の幅を有することが必要であるため、交差領域92’と低屈折領域との屈折率差にもよるが、低屈折領域の幅は少なくとも1μm、好ましくは2μm以上に設定すべきである。また、低屈折領域の幅が一定であれば、コア部の幅が狭いほど混信は少なくなる。このような混信防止クラッド構造を設けることにより、コア部92の側面で反射を繰り返して光路LPを伝播してくる光は、同様に交差領域92’の側面で反射されることが可能となる。なお、図11に示した交差型導波路90は、コア部92の交差構造が直交形であるが、混信防止クラッド構造を設けることにより、コア部92の交差角を90°(直交)より大きくまたは小さくしても混信比率は変わらない。   In the crossed waveguides as shown in FIGS. 8 to 10, a part of the light propagating along a certain optical path has a problem of interference that enters another crossing optical path in the crossing region, or another crossing type waveguide. There is a problem of light loss transmitted through the side surface of the optical path and scattered. As a method for reducing or eliminating such a problem, it is known to employ an interference preventing clad structure in which a low refractive region having a refractive index lower than that of a core portion is provided on the outer periphery of the intersecting region of the intersecting waveguide. An example of a crossed waveguide having such a crosstalk prevention clad structure is shown in FIG. As shown in FIG. 11, an interference preventing cladding structure in which a low refractive index region having a refractive index lower than that of the core portion is provided on the outer peripheral portion of the intersecting region is formed by cutting the core portion 92 before and after the intersecting region 92 ′. In this case, the refractive index of the low refractive region is equal to that of the surrounding cladding. The interval at which the core portion 92 is cut (the width of the low refractive region) is preferably as small as possible in order to reduce optical loss. For example, it is desirable that the interval be 10 μm or less, preferably 5 μm or less. On the other hand, in order to reflect light on the side surface of the intersection region 92 ′, it is necessary that the low refraction region has a certain width, so depending on the difference in refractive index between the intersection region 92 ′ and the low refraction region, The width of the low refractive region should be set to at least 1 μm, preferably 2 μm or more. Further, if the width of the low refractive region is constant, the interference is reduced as the width of the core portion is narrowed. By providing such an anti-interference clad structure, light that is repeatedly reflected on the side surface of the core portion 92 and propagates through the optical path LP can be similarly reflected on the side surface of the intersecting region 92 '. In the crossed waveguide 90 shown in FIG. 11, the crossing structure of the core part 92 is orthogonal. However, the crossing angle of the core part 92 is larger than 90 ° (orthogonal) by providing an interference preventing cladding structure. Or even if it is made smaller, the interference ratio does not change.

上記の混信防止クラッド構造は、光導波路を製造するに際して適当なフォトマスクを用いて形成させると便利である。例えば、後述する後照射法においてコア層を形成するに際して、図12(A)に示したようなマスク閉口部91、91’を有するフォトマスク用い、コア部の交差領域の外周部に所定の幅のクラッド部を形成させることにより、コア層と同時に混信防止クラッド構造を形成させることができる。図12(B)に示したように、このようなフォトマスクを介して紫外光を照射すると、マスク閉口部91、91’の下方はコア部92、92’となり、紫外光を受けた領域がクラッド部96(低屈折領域)となる。   It is convenient to form the interference preventing clad structure using an appropriate photomask when manufacturing the optical waveguide. For example, when a core layer is formed by a post-irradiation method to be described later, a photomask having mask closing portions 91 and 91 ′ as shown in FIG. By forming the clad portion, an interference preventing clad structure can be formed simultaneously with the core layer. As shown in FIG. 12B, when ultraviolet light is irradiated through such a photomask, the lower part of the mask closing portions 91 and 91 ′ becomes the core portions 92 and 92 ′, and the region receiving the ultraviolet light is It becomes the clad part 96 (low refractive area).

混信防止クラッド構造は、上述のようなパターニング法以外にも、コア部の交差領域の前後をエキシマレーザー等で切削し、切除された部分に屈折率変調液、例えばグリセリン(屈折率1.46)、を充填する方法によって形成することもできる。低屈折領域の屈折率は、コア部の屈折率より低いことが必要であり、特にクラッド部の屈折率と同等であることが好ましい。一方、低屈折領域の屈折率が低すぎると、フレネル反射(屈折率の違いによる反射)が起こるため、好ましくない。また、屈折率の変調方法として、温度で屈折率が変化する現象である熱光学効果(TO効果)や、電圧を印加すると屈折率が変化する現象である電気光学効果(EO効果)を利用することもできる。   In addition to the patterning method as described above, the anti-interference clad structure is formed by cutting an excimer laser or the like before and after the crossing region of the core portion, and forming a refractive index modulation liquid such as glycerin (refractive index 1.46) in the excised portion. , Can also be formed by a method of filling. The refractive index of the low refractive region needs to be lower than the refractive index of the core portion, and is particularly preferably equal to the refractive index of the cladding portion. On the other hand, if the refractive index of the low refractive region is too low, Fresnel reflection (reflection due to a difference in refractive index) occurs, which is not preferable. Further, as a refractive index modulation method, a thermo-optic effect (TO effect), which is a phenomenon in which the refractive index changes with temperature, or an electro-optic effect (EO effect), which is a phenomenon in which the refractive index changes when a voltage is applied, is used. You can also

本発明によるミラー面を画定する中空ミラー構造体は、光導波路のコア部の一部を欠失させることによって作製することができる。コア部の一部の欠失には、例えば特開平8−318386号公報に記載されているようなレーザー加工法、例えば特許文献2に記載されているようなダイシング加工法、例えば特許文献3に記載されているようなエンボス加工法、等を採用することができる。   The hollow mirror structure defining the mirror surface according to the present invention can be manufactured by deleting a part of the core portion of the optical waveguide. For deletion of a part of the core part, for example, a laser processing method as described in JP-A-8-318386, for example, a dicing method as described in Patent Document 2, for example, Patent Document 3 The embossing method etc. which are described can be employ | adopted.

レーザー加工法を用いた中空ミラー構造体の形成方法について簡単に説明すると、光導波路のコア部の一部に、レーザーを照射し、コア部に対するレーザーの照射領域を相対的に変化させることにより、コア部の中空ミラー構造体を形成する部位へのレーザーの照射時間を部分的に変化させて、レーザーのコア部の深さ方向に対する到達度を調整しつつコア部の構成材料を除去して中空ミラー構造体を形成することができる。このように、レーザーの照射によりミラー面を形成することができるので、任意の位置に、任意のパターンで中空ミラー構造体を容易に形成することができる。レーザーとしては、例えば、ArF及びKrF等のエキシマレーザー、YAGレーザー、COレーザー等が挙げられる。レーザーの照射エネルギーは、コア部の構成材料に依存するが、100〜1000mJ/cmの範囲が好ましく、特に250〜700mJ/cmの範囲が好ましい。照射エネルギーが上記範囲内であると、短時間でコア部の構成材料を除去することができる。レーザーの照射周波数は、コア部の構成材料に依存するが、50〜300Hzの範囲が好ましく、特に50〜200Hzの範囲が好ましい。周波数が上記範囲内であると、特に傾斜面(ミラー面)の平滑性に優れる。また、コア部にレーザーを照射するサイズは、形成する中空ミラー構造体の大きさに依存するが、80〜200μm×80〜200μmであることが好ましく、特に100〜150μm×100〜150μmであることが好ましい。これにより、微細な中空ミラー構造体を形成することができる。 Briefly describing the method of forming a hollow mirror structure using a laser processing method, by irradiating a laser to a part of the core portion of the optical waveguide, and by changing the irradiation region of the laser relative to the core portion, By changing the laser irradiation time to the part that forms the hollow mirror structure of the core part, and adjusting the reach of the laser core in the depth direction, the core material is removed and hollowed A mirror structure can be formed. Thus, since a mirror surface can be formed by laser irradiation, a hollow mirror structure can be easily formed in an arbitrary pattern at an arbitrary position. Examples of the laser include an excimer laser such as ArF and KrF, a YAG laser, and a CO 2 laser. Irradiation energy of the laser is dependent on the constituent material of the core portion is preferably in the range of 100~1000mJ / cm 2, in particular in the range of 250~700mJ / cm 2 is preferred. When the irradiation energy is within the above range, the constituent material of the core portion can be removed in a short time. Although the irradiation frequency of a laser depends on the constituent material of a core part, the range of 50-300 Hz is preferable and the range of 50-200 Hz is especially preferable. When the frequency is within the above range, the smoothness of the inclined surface (mirror surface) is particularly excellent. Moreover, although the size which irradiates a laser to a core part is dependent on the magnitude | size of the hollow mirror structure to form, it is preferable that it is 80-200 micrometers x 80-200 micrometers, and it is 100-150 micrometers x 100-150 micrometers especially Is preferred. Thereby, a fine hollow mirror structure can be formed.

図7または図8に示したような、光導波路90が画定する平面内で光路LPを変換させるための中空ミラー構造体の場合には、光導波路のコア部の一部にレーザーを照射し、コア部に対するレーザーの照射領域を相対的に変化させることにより、コア部の構成材料を除去して中空ミラー構造体を形成することができる。この場合、レーザーのコア部の深さ方向に対する到達度を変化させる必要はない。図8に示したような交差型導波路90におけるコア部92の交差領域に中空ミラー構造体94を形成する方法の一例を図13に示す。図13(A)に示したように、コア部92の交差領域の一角にレーザー照射部98を定める。次いで、レーザー照射部98が、図13(A)の矢印が示すように交差領域の対角線上を移動するように、光導波路90とレーザーとを相対移動させる。レーザーの種類、照射エネルギーおよび照射周波数は、上述のとおりである。レーザー照射部98においてコア部の構成材料が除去されることにより、図13(B)に示したような中空ミラー構造体94が形成される。   In the case of a hollow mirror structure for converting the optical path LP in the plane defined by the optical waveguide 90 as shown in FIG. 7 or FIG. 8, a laser is irradiated to a part of the core portion of the optical waveguide, By changing the irradiation region of the laser with respect to the core part relatively, the constituent material of the core part can be removed to form the hollow mirror structure. In this case, it is not necessary to change the reach of the laser core in the depth direction. FIG. 13 shows an example of a method of forming the hollow mirror structure 94 in the intersecting region of the core portion 92 in the intersecting waveguide 90 as shown in FIG. As shown in FIG. 13A, a laser irradiation unit 98 is defined at one corner of the intersecting region of the core unit 92. Next, the laser irradiation unit 98 moves the optical waveguide 90 and the laser relative to each other so as to move on the diagonal line of the intersecting region as indicated by the arrow in FIG. The type of laser, irradiation energy, and irradiation frequency are as described above. By removing the constituent material of the core portion in the laser irradiation portion 98, a hollow mirror structure 94 as shown in FIG. 13B is formed.

光導波路のコア部の一部を欠失させるに際しては、上述の加工を、コア部を含むコア層単独に対して施しても、またコア層の片面にクラッド層を圧着させた積層体の該コア層側から施してもよい。ミラー面が形成されたコア層に、さらにクラッド層を積層させることにより、本発明による中空ミラー構造体を含む光導波路が完成する。多層化交差型導波路を形成する場合には、最上部と最下部がクラッド層となるように2以上のコア層と3以上のクラッド層を交互に積層すればよい。以下、図14および図15を参照しながら、本発明による光導波路の製造に適した方法(後照射法)について説明する。   When deleting a part of the core portion of the optical waveguide, the above-described processing may be performed only on the core layer including the core portion, or the laminated body in which the clad layer is pressure-bonded to one side of the core layer. You may give from the core layer side. An optical waveguide including the hollow mirror structure according to the present invention is completed by further laminating a cladding layer on the core layer on which the mirror surface is formed. In the case of forming a multilayered crossed waveguide, two or more core layers and three or more cladding layers may be alternately laminated so that the uppermost portion and the lowermost portion are clad layers. Hereinafter, a method (post-irradiation method) suitable for manufacturing an optical waveguide according to the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図14に示したように、紫外領域に第1の吸収極大波長を有する第1の光酸発生剤を含有するコアフィルム材料100を提供する。次いで、例えばフォトマスク120を用いて、コアフィルム材料100の一部に、該第1の吸収極大波長を含む波長の第1の紫外光を照射することにより、コアフィルム材料100の照射領域(クラッド部102)と非照射領域(コア部101)との間に屈折率差を生じさせてコア層110を形成する。フォトマスク120に代えて、第1の吸収極大波長を含む波長のレーザー(図示なし)でコアフィルム材料100を選択的に照射することによりコア層110を形成してもよい。得られたコア層110のコア部101に、上述の加工法により、ミラー面を画定する中空ミラー構造体を形成することができる。   First, as shown in FIG. 14, a core film material 100 containing a first photoacid generator having a first absorption maximum wavelength in the ultraviolet region is provided. Next, by irradiating a part of the core film material 100 with a first ultraviolet light having a wavelength including the first absorption maximum wavelength by using, for example, a photomask 120, an irradiation region (clad of the core film material 100) The core layer 110 is formed by causing a difference in refractive index between the portion 102) and the non-irradiated region (core portion 101). Instead of the photomask 120, the core layer 110 may be formed by selectively irradiating the core film material 100 with a laser (not shown) having a wavelength including the first absorption maximum wavelength. A hollow mirror structure that defines the mirror surface can be formed on the core portion 101 of the obtained core layer 110 by the above-described processing method.

次いで、図15に示したように、コア層110の少なくとも片面(図15では両面)に、該第1の吸収極大波長とは異なる第2の吸収極大波長を有する第2の光酸発生剤を含有するクラッドフィルム材料200を、例えば貼り合わせにより接触させる。次いで、コア層110とクラッドフィルム材料200とを相互に熱圧着させることにより、コア層110とクラッドフィルム材料200とからなる積層体230を得る。次いで、例えば波長カットフィルター220を用いて、積層体230の全面に、該第2の吸収極大波長を含むが該第1の吸収極大波長は含まない波長の第2の紫外光を照射することにより、クラッドフィルム材料200をクラッド層210へ転化させると共に、コア層110とクラッド層210との間の密着性を向上させる。   Next, as shown in FIG. 15, a second photoacid generator having a second absorption maximum wavelength different from the first absorption maximum wavelength is formed on at least one surface (both surfaces in FIG. 15) of the core layer 110. The clad film material 200 contained is brought into contact, for example, by bonding. Next, the core layer 110 and the clad film material 200 are thermocompression bonded to each other, thereby obtaining a laminate 230 composed of the core layer 110 and the clad film material 200. Next, for example, by using the wavelength cut filter 220, the entire surface of the multilayer body 230 is irradiated with the second ultraviolet light having a wavelength that includes the second absorption maximum wavelength but does not include the first absorption maximum wavelength. The clad film material 200 is converted into the clad layer 210 and the adhesion between the core layer 110 and the clad layer 210 is improved.

後照射法では、コアフィルム材料100に含まれる第1の光酸発生剤と、クラッドフィルム材料200に含まれる第2の光酸発生剤とが、紫外光における吸収極大波長において異なる点が重要である。すなわち、上記熱圧着後の積層体の全面に照射される第2の紫外光に対して、第1の光酸発生剤は実質的に感応せず、第2の光酸発生剤のみが実質的に感応するように、第1の光酸発生剤と第2の光酸発生剤とが紫外光の吸収極大波長において異なることが必要である。   In the post-irradiation method, it is important that the first photoacid generator contained in the core film material 100 and the second photoacid generator contained in the clad film material 200 are different at the absorption maximum wavelength in ultraviolet light. is there. That is, the first photoacid generator is substantially insensitive to the second ultraviolet light irradiated on the entire surface of the laminate after the thermocompression bonding, and only the second photoacid generator is substantially not. Therefore, it is necessary for the first photoacid generator and the second photoacid generator to be different at the absorption maximum wavelength of ultraviolet light.

ここで、第2の吸収極大波長を含むが第1の吸収極大波長は含まない波長の第2の紫外光を照射するに際し、波長カットフィルター220を用いることが便利である。波長カットフィルターは、規定の波長より短い波長の光を遮蔽し、当該波長より長い波長の光のみを透過させる。このような波長カットフィルターを用いる場合、第1の吸収極大波長は第2の吸収極大波長よりも必然的に短くなる。例えば、300nmの波長カットフィルターを用いる場合、第1の光酸発生剤は第1の吸収極大波長が300nmより短いものを選択し、かつ、第2の光酸発生剤は第2の吸収極大波長が300nmより長いものを選択すればよい。もちろん、後照射法は、このような波長カットフィルターを用いる態様に限定されるものではない。第2の紫外光の全面照射に際して第1の光酸発生剤が実質的に感応しない限り、第1の吸収極大波長が第2の吸収極大波長より長い場合もあり得る。   Here, when irradiating the second ultraviolet light having a wavelength including the second absorption maximum wavelength but not including the first absorption maximum wavelength, it is convenient to use the wavelength cut filter 220. The wavelength cut filter shields light having a wavelength shorter than a predetermined wavelength and transmits only light having a wavelength longer than that wavelength. When such a wavelength cut filter is used, the first absorption maximum wavelength is necessarily shorter than the second absorption maximum wavelength. For example, when a 300 nm wavelength cut filter is used, the first photoacid generator is selected so that the first absorption maximum wavelength is shorter than 300 nm, and the second photoacid generator is the second absorption maximum wavelength. It is sufficient to select a film whose length is longer than 300 nm. Of course, the post-irradiation method is not limited to an embodiment using such a wavelength cut filter. The first absorption maximum wavelength may be longer than the second absorption maximum wavelength as long as the first photoacid generator is not substantially sensitive during the entire irradiation of the second ultraviolet light.

第2の紫外光の全面照射に際して第1の光酸発生剤は実質的に感応しないため、コア層110のコア部101に残留する第1の光酸発生剤から酸が発生してコア層110の形成時に生じた屈折率差が縮小または消失することはない。すなわち、積層体への第2の紫外光の全面照射によってコア層の導波路構造が損なわれることはない。一方、クラッドフィルム材料200は、コア層110に対する熱圧着に際して紫外光照射前のTgが低い状態にあるため、熱圧着工程をより低温・低圧下で実施することができる。熱圧着工程の低温・低圧化は、コア部に設けた中空ミラー構造体が潰れにくくなる点で、非常に有意義である。また、クラッドフィルム材料200に含まれる第2の光酸発生剤は、熱圧着工程後の積層体への第2の紫外光の全面照射に際して初めて酸を放出するため、熱圧着工程前からクラッドフィルム材料200における重合性基が反応することはない。   Since the first photoacid generator is substantially insensitive during the entire irradiation with the second ultraviolet light, an acid is generated from the first photoacid generator remaining in the core portion 101 of the core layer 110 to generate the core layer 110. The refractive index difference generated during the formation of the film does not shrink or disappear. That is, the waveguide structure of the core layer is not impaired by the entire irradiation of the second ultraviolet light onto the laminate. On the other hand, since the clad film material 200 has a low Tg before irradiation with ultraviolet light during thermocompression bonding to the core layer 110, the thermocompression bonding process can be performed at a lower temperature and lower pressure. The low temperature and low pressure in the thermocompression bonding process is very significant in that the hollow mirror structure provided in the core portion is not easily crushed. In addition, since the second photoacid generator contained in the clad film material 200 releases acid for the first time when the entire surface of the laminate after the thermocompression bonding process is irradiated with the second ultraviolet light, the clad film is formed before the thermocompression bonding process. The polymerizable group in the material 200 does not react.

コア層110を形成するためのコアフィルム材料100としては、第1の紫外光の照射により、あるいはさらに加熱することにより屈折率が変化する材料であれば、当該技術分野において従来知られているいずれの材料を採用してもよい。例えば、第1の紫外光の照射により活性化して酸を放出する第1の光酸発生剤と、主鎖と該主鎖から分岐し、活性化した第1の光酸発生剤が放出する酸の作用により、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基(離脱性ぺンダントグループ)を有するポリマーとを含有する材料を使用することができる。   As the core film material 100 for forming the core layer 110, any material conventionally known in the art can be used as long as the refractive index is changed by irradiation with the first ultraviolet light or further heating. These materials may be adopted. For example, a first photoacid generator that is activated by irradiation with the first ultraviolet light to release an acid, and a main chain and an acid that is branched from the main chain and activated by the activated first photoacid generator By the action of the above, it is possible to use a material containing a polymer having a detachable group (detachable pendant group) from which at least a part of the molecular structure can be detached from the main chain.

第1の光酸発生剤としては、例えば、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩やヘキサフルオロアンチモン酸塩の他、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩、アルミン酸塩類、アンチモン酸塩類、他のホウ酸塩類、ガリウム酸塩類、カルボラン類、ハロカルボラン類等が挙げられる。このような第1の光酸発生剤の市販品としては、例えば、ニュージャージ州クランベリーのRhodia USA社から入手可能な「RHODORSIL(登録商標、以下同様である。) PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−372R((ジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート:CAS番号第193957−54−9番))、日本国東京のみどり化学株式会社から入手可能な「MPI−103(CAS番号第87709−41−9番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−371(CAS番号第193957−53−8番)」、日本国東京の東洋合成工業株式会社から入手可能な「TTBPS−TPFPB(トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルフォニウムテトラキス(ペンタペンタフルオロフェニル)ボレート)」等が挙げられる。   Examples of the first photoacid generator include tetrakis (pentafluorophenyl) borate and hexafluoroantimonate, tetrakis (pentafluorophenyl) gallate, aluminate, antimonate, and the like. Examples thereof include borates, gallates, carboranes, and halocarboranes. Examples of such a commercial product of the first photoacid generator include “RHODORSIL (registered trademark, the same shall apply hereinafter) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233) available from Rhodia USA, Cranberry, New Jersey. No. 72-2), “TAG-372R ((dimethyl (2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl) sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate) available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan. : CAS No. 193957-54-9)), “MPI-103 (CAS No. 87709-41-9)” available from Midori Chemical Co., Tokyo, Japan, Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan "TAG-371 (CAS number 193957-5) available from the company No. 8) ”,“ TTBPS-TPFPB (tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium tetrakis (pentapentafluorophenyl) borate) ”available from Toyo Gosei Co., Ltd., Tokyo, Japan, etc. .

第1の光酸発生剤として、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を用いる場合、第1の紫外光の照射手段として、高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプが好適に用いられる。これにより、コアフィルム材料100に対して、300nm未満の十分なエネルギーの紫外光を供給することができ、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を効率よく分解して、上記の酸を発生させることができる。   When RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 is used as the first photoacid generator, a high-pressure mercury lamp or metal halide lamp is preferably used as the first ultraviolet light irradiation means. Thereby, ultraviolet light with sufficient energy of less than 300 nm can be supplied to the core film material 100, and RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 can be efficiently decomposed to generate the acid.

離脱性基を有する上記ポリマーとしては、透明性が十分に高く(無色透明であり)、かつ、第1の光酸発生剤が放出する酸、好ましくはプロトンの作用により離脱性基が離脱(切断)して、その屈折率が変化(好ましくは低下)するものが用いられる。離脱性基としては、その分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが好ましい。かかる離脱性基は、酸、好ましくはプロトンの作用により比較的容易に離脱する。このうち、離脱によりポリマーの屈折率を低下させる離脱性基として、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。このようなポリマーとしては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体など)用いることができる。これらの中でも、特に、ノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主とするものが好ましい。ポリマーとしてノルボルネン系ポリマーを用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層110を得ることができる。また、ノルボルネン系ポリマーは、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いコア層110を得ることができる。   The polymer having a leaving group has sufficiently high transparency (colorless and transparent), and the leaving group is released (cleaved) by the action of an acid released by the first photoacid generator, preferably a proton. And the refractive index of which changes (preferably decreases). The leaving group is preferably a group having at least one of an —O— structure, an —Si—aryl structure and an —O—Si— structure in its molecular structure. Such a leaving group is released relatively easily by the action of an acid, preferably a proton. Among these, at least one of the -Si-diphenyl structure and the -O-Si-diphenyl structure is preferable as the leaving group that lowers the refractive index of the polymer by leaving. Examples of such polymers include cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins, acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, and the like. One of these or a combination of two or more thereof (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.) can be used. Among these, those mainly composed of norbornene resins (norbornene polymers) are preferable. By using a norbornene-based polymer as the polymer, the core layer 110 having excellent optical transmission performance and heat resistance can be obtained. In addition, since the norbornene-based polymer has high hydrophobicity, it is possible to obtain the core layer 110 that is less likely to cause a dimensional change due to water absorption.

ノルボルネン系ポリマーとしては、単独の繰り返し単位を有するもの(ホモポリマー)、2つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの(コポリマー)のいずれであってもよい。このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。   The norbornene polymer may be either one having a single repeating unit (homopolymer) or one having two or more norbornene repeating units (copolymer). Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.

これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。   These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).

これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、ノルボルネン系モノマー同士の付加(共)重合体であって、下記化1(構造式B)で表される少なくとも1個の繰り返し単位を有するものが好ましい。このものは、ノルボルネン系ポリマーに共通する高い透明性および可撓性を有することに加え、耐熱性が最も高くなる点から特に好ましい。   Among these, the norbornene-based polymer is preferably an addition (co) polymer of norbornene-based monomers having at least one repeating unit represented by the following chemical formula 1 (structural formula B). This is particularly preferable because it has the highest transparency and flexibility common to norbornene-based polymers and has the highest heat resistance.

Figure 2009145867
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かかるノルボルネン系ポリマーは、例えば、後述するノルボルネン系モノマー(後述するノルボルネン系モノマーや、架橋性ノルボルネン系モノマー)を用いることにより好適に合成される。   Such a norbornene polymer is suitably synthesized by using, for example, a norbornene monomer described later (a norbornene monomer or a crosslinkable norbornene monomer described later).

なお、比較的高い屈折率を有するポリマーを得るためには、分子構造中に、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマーが合成(重合)される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマーを得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子、エーテル構造(エーテル基)、シロキサン構造等を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマーが合成(重合)される。   In order to obtain a polymer having a relatively high refractive index, a monomer having an aromatic ring (aromatic group), a nitrogen atom, a bromine atom or a chlorine atom in the molecular structure is generally selected and the polymer is selected. Is synthesized (polymerized). On the other hand, in order to obtain a polymer having a relatively low refractive index, a monomer having an alkyl group, a fluorine atom, an ether structure (ether group), a siloxane structure or the like is generally selected in the molecular structure, Synthesized (polymerized).

比較的高い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に高い屈折率を有する。アラルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアラルキル基(アリールアルキル基)としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、フルオレニルエチル基、フルオレニルプロピル基等が挙げられるが、ベンジル基やフェニルエチル基が特に好ましい。かかる繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーは、極めて高い屈折率を有するものであることから好ましい。   As the norbornene-based polymer having a relatively high refractive index, those containing a repeating unit of aralkylnorbornene are preferable. Such norbornene-based polymers have a particularly high refractive index. Examples of the aralkyl group (arylalkyl group) of the aralkylnorbornene repeating unit include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, naphthylethyl group, naphthylpropyl group, fluorenylethyl group, fluorene group, and the like. Examples thereof include a nylpropyl group, and a benzyl group and a phenylethyl group are particularly preferable. A norbornene-based polymer having such a repeating unit is preferable because it has a very high refractive index.

また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。   Further, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. Since a norbornene-based polymer containing an alkylnorbornene repeating unit has high flexibility, high flexibility (flexibility) can be imparted to the optical waveguide by using such norbornene-based polymer. Examples of the alkyl group that the alkylnorbornene repeating unit has include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group, and a hexyl group is particularly preferable. These alkyl groups may be either linear or branched.

ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が低下するのを防止し、かつ、高い柔軟性を保持することができる。また、かかるノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることから好ましい。このようなノルボルネン系ポリマーの好ましい具体例としては、ヘキシルノルボルネンのホモポリマー、フェニルエチルノルボルネンのホモポリマー、ベンジルノルボルネンのホモポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとベンジルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。特に、離脱性基の離脱により屈折率が低下するポリマーとしては、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランのホモポリマーや、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマーが好適に用いられる。   By including the repeating unit of hexyl norbornene, it is possible to prevent the refractive index of the entire norbornene-based polymer from being lowered and to maintain high flexibility. Such a norbornene-based polymer is preferable because of its excellent transmittance with respect to light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm). Preferred examples of such norbornene polymers include hexyl norbornene homopolymer, phenylethyl norbornene homopolymer, benzyl norbornene homopolymer, hexyl norbornene and phenylethyl norbornene copolymer, and hexyl norbornene and benzyl norbornene copolymer. However, it is not limited to these. In particular, as a polymer whose refractive index decreases due to the leaving group leaving, a homopolymer of diphenylmethylnorbornene methoxysilane or a copolymer of hexylnorbornene and diphenylmethylnorbornene methoxysilane is preferably used.

また、コア層110を形成するためのコアフィルム材料100は、上記ポリマーと相溶し、かつ、上記ポリマーと異なる屈折率を有するモノマーおよびプロカタリストをさらに含有することもできる。この場合、第1の光酸発生剤は、第1の紫外光を照射した際にさらに弱配位アニオンを放出し、該弱配位アニオンの作用により該プロカタリストの活性化温度が低下し、さらに該活性化温度へ加熱することにより該プロカタリストを活性化させて該モノマーを重合させることができる。   The core film material 100 for forming the core layer 110 may further contain a monomer and a procatalyst that are compatible with the polymer and have a refractive index different from that of the polymer. In this case, the first photoacid generator further releases a weakly coordinating anion when irradiated with the first ultraviolet light, and the activation temperature of the procatalyst is lowered by the action of the weakly coordinating anion, Furthermore, the monomer can be polymerized by activating the procatalyst by heating to the activation temperature.

このようなモノマーは、第1の紫外光の照射領域において反応して反応物を形成し、この反応物の存在により、コア層110において照射領域と未照射領域とにおいて、屈折率差を生じさせ得るような化合物である。この反応物としては、モノマーがポリマー(マトリックス)中で重合して形成されたポリマー(重合体)、ポリマー同士を架橋する架橋構造、および、ポリマーに重合してポリマーから分岐した分岐構造(ブランチポリマーや側鎖(ペンダントグループ))のうちの少なくとも1つが挙げられる。   Such a monomer reacts to form a reactant in the irradiation region of the first ultraviolet light, and the presence of this reactant causes a refractive index difference between the irradiated region and the unirradiated region in the core layer 110. The resulting compound. The reactants include a polymer formed by polymerizing monomers in a polymer (matrix), a crosslinked structure that crosslinks the polymers, and a branched structure that is polymerized and branched from the polymer (branched polymer). And at least one of side chains (pendant groups)).

ここで、コア層110において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマーと、このポリマーに対して高い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用され、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマーと、このポリマーに対して低い屈折率を有するモノマーとが組み合わせて使用される。なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味する。そして、モノマーの反応(反応物の生成)により、コア層110において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分がクラッド部102となり、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分がコア部101となる。   Here, in the core layer 110, when it is desired that the refractive index of the irradiated region be high, a polymer having a relatively low refractive index and a monomer having a high refractive index for this polymer are used in combination. When it is desired that the refractive index of the irradiated region be low, a polymer having a relatively high refractive index and a monomer having a low refractive index for this polymer are used in combination. Note that “high” or “low” in the refractive index does not mean the absolute value of the refractive index but means a relative relationship between certain materials. Then, when the refractive index of the irradiated region in the core layer 110 decreases due to the monomer reaction (reactant generation), the portion becomes the cladding portion 102, and when the refractive index of the irradiated region increases, the portion becomes the core portion. 101.

このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、モノマーとしては、ノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層110(光導波路要素)が得られる。ノルボルネン系モノマーとは、下記構造式Aで示されるノルボルネン骨格を少なくとも1つ含むモノマーを総称し、例えば、下記構造式Cで表される化合物が挙げられる。   Such a monomer is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable site, and examples thereof include norbornene monomers, acrylic acid (methacrylic acid) monomers, epoxy monomers, styrene monomers, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a norbornene-based monomer as the monomer. By using the norbornene-based monomer, it is possible to obtain the core layer 110 (optical waveguide element) having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility. The norbornene-based monomer is a generic term for monomers containing at least one norbornene skeleton represented by the following structural formula A, and examples thereof include compounds represented by the following structural formula C.

Figure 2009145867
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Figure 2009145867
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上式中、aは、単結合または二重結合を表し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭化水素基、または官能置換基を表し、mは、0〜5の整数を表す。ただし、aが二重結合の場合、RおよびRのいずれか一方、RおよびRのいずれか一方は存在しない。 In the above formula, a represents a single bond or a double bond, R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, or a functional substituent, and m is Represents an integer of 0 to 5; However, when a is a double bond, either one of R 1 and R 2 or one of R 3 and R 4 does not exist.

無置換の炭化水素基(ハイドロカルビル基)としては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C〜C10)のアルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C〜C10のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C〜C10)のアルキニル基、炭素数4〜12(C〜C12)のシクロアルキル基、炭素数4〜12(C〜C12)のシクロアルケニル基、炭素数6〜12(C〜C12)のアリール基、炭素数7〜24(C〜C24)のアラルキル基(アリールアルキル基)等が挙げられ、その他、RおよびR、RおよびRが、それぞれ炭素数1〜10(C〜C10)のアルキリデニル基であってもよい。 Examples of the unsubstituted hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), a linear or branched carbon number of 2 -10 (C 2 -C 10 alkenyl group, linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (C 2 -C 10 ), cycloalkyl having 4 to 12 carbon atoms (C 4 -C 12 ) Group, C 4-12 (C 4 -C 12 ) cycloalkenyl group, C 6-12 (C 6 -C 12 ) aryl group, C 7-24 (C 7 -C 24 ) aralkyl group In addition, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may each be an alkylidenyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ).

アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基およびシクロヘキセニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基および2−ブチニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。シクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロオクチル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基およびアントラセニル(anthracenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。アラルキル(aralkyl)基の具体例としては、ベンジル基およびフェニルエチル(フェネチル:phenethyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、アルキリデニル(alkylidenyl)基の具体例としては、メチリデニル(methylidenyl)基およびエチリデニル(ethylidenyl)基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。   Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group. , Nonyl and decyl groups, but are not limited thereto. Specific examples of the alkenyl group include, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, and a cyclohexenyl group. Specific examples of the alkynyl group include, but are not limited to, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group and 2-butynyl group. Specific examples of the cycloalkyl group include, but are not limited to, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group. Specific examples of the aryl group include, but are not limited to, a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group. Specific examples of the aralkyl group include, but are not limited to, a benzyl group and a phenylethyl (phenethyl) group. Further, specific examples of the alkylidenyl group include, but are not limited to, a methylidenyl group and an ethylidenyl group.

置換された炭化水素基としては、前記の炭化水素基が有する水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたもの、すなわち、ハロハイドロカルビル(halohydrocarbyl)基、パーハロハイドロカルビル(perhalohydrocarbyl)基であるか、パーハロカルビル(perhalocarbyl)基のようなハロゲン化炭化水素基が挙げられる。これらのハロゲン化炭化水素基において、水素原子に置換するハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素および臭素から選択される少なくとも1種が好ましく、フッ素原子がより好ましい。このうち、パーハロゲン化された炭化水素基(パーハロハイドロカルビル基、パーハロカルビル基)の具体例としては、例えば、パーフルオロフェニル基、パーフルオロメチル基(トリフルオロメチル基)、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられる。なお、ハロゲン化アルキル基には、炭素数1〜10のもの以外に、炭素数11〜20のものも好適に用いることができる。すなわち、ハロゲン化アルキル基には、部分的または完全にハロゲン化され、直鎖状または分岐状をなし、一般式:−CX’’2Z+1で表される基を選択することができる。ここで、X’’は、それぞれ独立して、ハロゲン原子または水素原子を表し、Zは、1〜20の整数を表す。また、置換された炭化水素基としては、ハロゲン原子の他、直鎖状または分岐状の炭素数1〜5(C〜C)のアルキル基またはハロアルキル基、アリール基およびシクロアルキル基で更に置換された、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基(アラアルキル基)等が挙げられる。 Examples of the substituted hydrocarbon group include those in which some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with a halogen atom, that is, a halohydrocarbyl group, a perhalohydrocarbyl group. Or halogenated hydrocarbon groups such as perhalocarbyl groups. In these halogenated hydrocarbon groups, the halogen atom substituted with a hydrogen atom is preferably at least one selected from a chlorine atom, fluorine and bromine, more preferably a fluorine atom. Among these, specific examples of the perhalogenated hydrocarbon group (perhalohydrocarbyl group, perhalocarbyl group) include, for example, a perfluorophenyl group, a perfluoromethyl group (trifluoromethyl group), and a perfluoroethyl group. Perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group and the like. As the halogenated alkyl group, those having 11 to 20 carbon atoms can be suitably used in addition to those having 1 to 10 carbon atoms. That is, as the halogenated alkyl group, a group that is partially or completely halogenated, linear or branched, and represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 can be selected. Here, X '' represents a halogen atom or a hydrogen atom each independently, and Z represents the integer of 1-20. In addition to the halogen atom, the substituted hydrocarbon group may be a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (C 1 to C 5 ), a haloalkyl group, an aryl group, and a cycloalkyl group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group, aryl group, and aralkyl group (aralkyl group).

また、官能置換基としては、例えば、−(CH−CH(CF−O−Si(Me)、−(CH−CH(CF−O−CH−O−CH、−(CH−CH(CF−O−C(O)−O−C(CH、−(CH−C(CF−OH、−(CH−C(O)−NH、−(CH−C(O)−Cl、−(CH−C(O)−O−R、−(CH−O−R、−(CH−O−C(O)−R、−(CH−C(O)−R、−(CH−O−C(O)−OR、−(CH−Si(R、−(CH−Si(OR、−(CH−O−Si(Rおよび−(CH−C(O)−OR等が挙げられる。ここで、前記各式において、それぞれ、nは、0〜10の整数を示し、Rは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C〜C20)アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20(C〜C20)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C〜C10)のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C〜C10)のアルキニル基、炭素数5〜12(C〜C12)のシクロアルキル基、炭素数6〜14(C〜C14)のアリール基、炭素数6〜14(C〜C14)のハロゲン化もしくはパーハロゲン化アリール基または炭素数7〜24(C〜C24)のアラルキル基を表す。なお、Rで示される炭化水素基は、R〜Rで示されるものと同一の炭化水素基を示す。R〜Rで示すように、Rで示される炭化水素基は、ハロゲン化またはパーハロゲン化されていてもよい。例えば、Rが炭素数1〜20(C〜C20)のハロゲン化またはパーハロゲン化アルキル基である場合、Rは、一般式:−CX’’2Z+1で表される。ここで、zおよびX’’は、それぞれ、上記の定義と同じであり、X’’の少なくとも1つは、ハロゲン原子(例えば、臭素原子、塩素原子またはフッ素原子)である。ここで、パーハロゲン化アルキル基とは、前記一般式において、すべてのX’’がハロゲン原子である基であり、その具体例としては、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、−C15、−C1123が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。パーハロゲン化アリール基の具体例としては、ペンタクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、Rとしては、例えば、−C(CH、−Si(CH、−CH(R)−O−CHCH、−CH(R)OC(CHおよび下記化4の環状基等が挙げられる。 Moreover, as a functional substituent, for example, — (CH 2 ) n —CH (CF 2 ) 2 —O—Si (Me) 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—CH 2 —O—CH 3 , — (CH 2 ) n —CH (CF 3 ) 2 —O—C (O) —O—C (CH 3 ) 3 , — (CH 2 ) n —C (CF 3 ) 2 — OH, — (CH 2 ) n —C (O) —NH 2 , — (CH 2 ) n —C (O) —Cl, — (CH 2 ) n —C (O) —O—R 5 , — ( CH 2 ) n —O—R 5 , — (CH 2 ) n —O—C (O) —R 5 , — (CH 2 ) n —C (O) —R 5 , — (CH 2 ) n —O —C (O) —OR 5 , — (CH 2 ) n —Si (R 5 ) 3 , — (CH 2 ) n —Si (OR 5 ) 3 , — (CH 2 ) n —O—Si (R 5) ) 3, and - ( H 2) n -C (O) -OR 6 , and the like. Here, in each of the formulas above, each, n is an integer of 0, R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched C 1 to 20 (C 1 -C 20) alkyl group, a linear or branched halogenated or perhalogenated alkyl group having a carbon number 1 to 20 (C 1 -C 20) linear or branched C 2 to 10 (C 2 ~ alkenyl group of C 10), a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (C 2 ~C 10), a cycloalkyl group having 5 to 12 carbon atoms (C 5 ~C 12), to 6 carbon atoms -14 (C 6 -C 14 ) aryl group, C 6-14 (C 6 -C 14 ) halogenated or perhalogenated aryl group or C 7-24 (C 7 -C 24 ) aralkyl group Represents. Incidentally, the hydrocarbon group represented by R 5 represents the same hydrocarbon groups as those represented by R 1 to R 4. As represented by R 1 to R 4 , the hydrocarbon group represented by R 5 may be halogenated or perhalogenated. For example, when R 5 is a halogenated or perhalogenated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (C 1 to C 20 ), R 5 is represented by the general formula: —C Z X ″ 2Z + 1 . Here, z and X ″ are the same as defined above, and at least one of X ″ is a halogen atom (for example, a bromine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom). Here, the perhalogenated alkyl group is a group in which all X ″ are halogen atoms in the above general formula, and specific examples thereof include a trifluoromethyl group, a trichloromethyl group, —C 7 F 15. Although -C 11 F 23 and the like, but are not limited to. Specific examples of the perhalogenated aryl group include, but are not limited to, a pentachlorophenyl group and a pentafluorophenyl group. Examples of R 6 include —C (CH 3 ) 3 , —Si (CH 3 ) 3 , —CH (R 7 ) —O—CH 2 CH 3 , —CH (R 7 ) OC (CH 3 ). 3 and the cyclic group of the following chemical formula 4 and the like.

Figure 2009145867
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ここで、Rは、水素原子、あるいは直鎖状または分岐状の炭素数1〜5(C〜C)のアルキル基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル、ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基が挙げられる。なお、上記化4で表される環状基では、環構造から延びる単結合と酸置換基との間でエステル結合が形成される。R6の具体例としては、例えば、1−メチル−1−シクロヘキシル基、イソボルニル(isobornyl)基、2−メチル−2−イソボルニル基、2−メチル−2−アダマンチル基、テトラヒドロフラニル(tetrahydrofuranyl)基、テトラヒドロピラノイル(tetrahydropyranoyl)基、3−オクソシクロヘキサノイル(3−oxocyclohexanonyl)基、メバロンラクトニル(mevalonic lactonyl)基、1−エトキシエチル基、1−t−ブトキシエチル基等が挙げられる。また、他のRとしては、例えば、下記化5で表されるジシクロプロピルメチル基(Dcpm)、ジメチルシクロプロピルメチル基(Dmcp)等が挙げられる。 Here, R 7 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (C 1 to C 5 ). Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl, pentyl group, t-pentyl group, and neopentyl group. In the cyclic group represented by Chemical Formula 4, an ester bond is formed between the single bond extending from the ring structure and the acid substituent. Specific examples of R6 include 1-methyl-1-cyclohexyl group, isobornyl group, 2-methyl-2-isobornyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydrofuranyl group, and the like. A pyranoyl group, a 3-oxocyclohexanoyl group, a mevalonic lactonyl group, a 1-ethoxyethyl group, a 1-t-butoxyethyl group, and the like can be given. Other examples of R 6 include a dicyclopropylmethyl group (Dcpm) and a dimethylcyclopropylmethyl group (Dmcp) represented by the following chemical formula 5.

Figure 2009145867
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また、モノマーには、上記のモノマーに代えて、または、上記のモノマーとともに架橋性モノマー(架橋剤)を用いることもできる。この架橋性モノマーは、後述する触媒前駆体の存在下で、架橋反応を生じ得る化合物である。架橋性モノマーを用いることにより、次のような利点がある。すなわち、架橋性モノマーは、より速く重合するので、コア層110の形成(プロセス)に要する時間を短縮することができる。また、架橋性モノマーは、加熱しても蒸発し難くいので、蒸気圧の上昇を抑えることができる。さらに、架橋性モノマーは、耐熱性に優れるため、コア層110の耐熱性を向上させることができる。   Moreover, it can replace with said monomer for a monomer, or can also use a crosslinkable monomer (crosslinking agent) with said monomer. This crosslinkable monomer is a compound capable of causing a crosslinking reaction in the presence of a catalyst precursor described later. The use of the crosslinkable monomer has the following advantages. That is, since the crosslinkable monomer is polymerized faster, the time required for forming (process) the core layer 110 can be shortened. Moreover, since the crosslinkable monomer is difficult to evaporate even when heated, an increase in vapor pressure can be suppressed. Furthermore, since the crosslinkable monomer is excellent in heat resistance, the heat resistance of the core layer 110 can be improved.

このうち、架橋性ノルボルネン系モノマーは、前記構造式Aで表されるノルボルネン系部位(ノルボルネン系二重結合)を含む化合物である。架橋性ノルボルネン系モノマーとしては、連続多環環系(fused multicyclic ring systems)の化合物と、連結多環環系(linked multicyclic ring systems)の化合物とがある。連続多環環系の化合物(連続多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化合物が挙げられる。   Among these, the crosslinkable norbornene-based monomer is a compound including a norbornene-based portion (norbornene-based double bond) represented by the structural formula A. As the crosslinkable norbornene-based monomer, there are a compound of a continuous polycyclic ring system and a compound of a linked multicyclic ring system. Examples of the continuous polycyclic ring-based compound (continuous polycyclic ring-based crosslinkable norbornene-based monomer) include the following compounds.

Figure 2009145867
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上式中、Yは、メチレン(−CH−)基を表し、mは、0〜5の整数を表わす。ただし、mが0である場合、Yは、単結合である。なお、簡略化のため、ノルボルナジエン(norbornadiene)は、連続多環環系に含まれ、重合性ノルボルネン系二重結合を含むものと考えることとする。この連続多環環系の化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 In the above formula, Y represents a methylene (—CH 2 —) group, and m represents an integer of 0 to 5. However, when m is 0, Y is a single bond. For simplicity, norbornadiene is considered to be included in a continuous polycyclic ring system and includes a polymerizable norbornene double bond. Specific examples of the compound having the continuous polycyclic ring system include, but are not limited to, the following compounds.

Figure 2009145867
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一方、連結多環環系の化合物(連結多環環系の架橋性ノルボルネン系モノマー)としては、下記化合物が挙げられる。   On the other hand, examples of the linked polycyclic ring-based compound (linked polycyclic ring-based crosslinkable norbornene-based monomer) include the following compounds.

Figure 2009145867
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上式中、aは、それぞれ独立して、単結合または二重結合を表し、mは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表し、R9は、それぞれ独立して二価の炭化水素基、二価のエーテル基または二価のシリル基を表す。また、nは、0または1である。ここで、二価の置換基とは、端部にノルボルネン構造に結合し得る結合手を2つ有する基のことを言う。二価の炭化水素基(ハイドロカルビル基)の具体例としては、一般式:−(C2d)−で表されるアルキレン基(dは、好ましくは1〜10の整数を表す。)と、二価の芳香族基(アリール基)とが挙げられる。二価のアルキレン基としては、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C〜C10)のアルキレン基が好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基が挙げられる。なお、分岐アルキレン基は、主鎖の水素原子が、直鎖状または分岐状のアルキル基で置換されたものである。一方、二価の芳香族基としては、二価のフェニル基、二価のナフチル基が好ましい。また、二価のエーテル基は、−R10−O−R10−で表される基である。ここで、R10は、それぞれ独立して、Rと同じものを表す。この連結多環環系の化合物の具体例としては、下記化9、化10、化11、化12、化13で表される化合物の他、化14、化15で表されるフッ素含有化合物(フッ素含有架橋性ノルボルネン系モノマー)が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 In the above formulae, each a independently represents a single bond or a double bond, each m independently represents an integer of 0 to 5, and each R9 independently represents a divalent hydrocarbon group. Represents a divalent ether group or a divalent silyl group. N is 0 or 1. Here, the divalent substituent refers to a group having two bonds that can be bonded to the norbornene structure at the end. Specific examples of the divalent hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include an alkylene group represented by the general formula:-(C d H 2d )-(d is preferably an integer of 1 to 10). And a divalent aromatic group (aryl group). The divalent alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, Examples include a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, and a decylene group. The branched alkylene group is one in which a main chain hydrogen atom is substituted with a linear or branched alkyl group. On the other hand, the divalent aromatic group is preferably a divalent phenyl group or a divalent naphthyl group. The divalent ether group is a group represented by —R 10 —O—R 10 —. Here, R 10 independently represents the same as R 9 . Specific examples of this linked polycyclic ring compound include compounds represented by the following chemical formula 9, chemical formula 10, chemical formula 11, chemical formula 12, chemical formula 13, and fluorine-containing compounds represented by chemical formulas 14 and 15 ( Fluorine-containing crosslinkable norbornene-based monomer), but is not limited thereto.

Figure 2009145867
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Figure 2009145867
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この化10で表される化合物は、ジメチルビス[ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン−5−メトキシ]シランであり、またの命名では、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(「SiX」と略される。)と呼ばれる。   The compound represented by the chemical formula 10 is dimethylbis [bicyclo [2.2.1] hept-2-ene-5-methoxy] silane, and is named dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (“ Abbreviated as “SiX”).

Figure 2009145867
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上式中、nは、0〜4の整数を表す。   In the above formula, n represents an integer of 0 to 4.

Figure 2009145867
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Figure 2009145867
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上式中、mおよびnは、それぞれ、1〜4の整数を表す。   In the above formula, m and n each represent an integer of 1 to 4.

Figure 2009145867
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Figure 2009145867
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各種の架橋性ノルボルネン系モノマーの中でも、特に、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(SiX)が好ましい。SiXは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位および/またはアラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーに対して十分に低い屈折率を有する。このため、後述する第1の紫外光を照射する照射領域の屈折率を確実に低くして、クラッド部102とすることができる。また、コア部101とクラッド部102との間における屈折率差を大きくすることができ、コア層110の特性(光伝送性能)の向上を図ることができる。なお、以上のようなモノマーは、単独または任意に組み合わせて用いるようにしてもよい。   Among various crosslinkable norbornene monomers, dimethylbis (norbornenemethoxy) silane (SiX) is particularly preferable. SiX has a sufficiently low refractive index with respect to a norbornene-based polymer containing a repeating unit of alkylnorbornene and / or a repeating unit of aralkylnorbornene. For this reason, the refractive index of the irradiation region irradiated with the first ultraviolet light to be described later can be reliably lowered to form the clad portion 102. Moreover, the refractive index difference between the core part 101 and the clad part 102 can be increased, and the characteristics (optical transmission performance) of the core layer 110 can be improved. In addition, you may make it use the above monomers individually or in arbitrary combinations.

プロカタリストは、前記のモノマーの反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、第1の紫外光の照射により活性化した第1の光酸発生剤の作用により、活性化温度が変化する物質である。   Procatalyst is a substance capable of initiating the above-mentioned monomer reaction (polymerization reaction, crosslinking reaction, etc.), and is activated at the activation temperature by the action of the first photoacid generator activated by irradiation with the first ultraviolet light. Is a changing substance.

このプロカタリスト(触媒前駆体ともいう)としては、第1の紫外光の照射に伴って活性化温度が変化(上昇または低下)するものであれば、いかなる化合物を用いてもよいが、特に、第1の紫外光の照射に伴って活性化温度が低下するものが好ましい。これにより、比較的低温による加熱処理でコア層110を形成することができ、他の層に不要な熱が加わって、光導波路の特性(光伝送性能)が低下するのを防止することができる。   As this procatalyst (also referred to as a catalyst precursor), any compound may be used as long as the activation temperature changes (increases or decreases) with irradiation of the first ultraviolet light. Those whose activation temperature decreases with irradiation of the first ultraviolet light are preferred. As a result, the core layer 110 can be formed by heat treatment at a relatively low temperature, and unnecessary heat is applied to the other layers, thereby preventing deterioration of the characteristics (optical transmission performance) of the optical waveguide. .

このようなプロカタリストとしては、下記式(Ia)および(Ib)で表わされる化合物の少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適に用いられる。
(E(R)Pd(Q) (Ia)
[(E(R)Pd(Q)(LB)[WCA] (Ib)
式Ia、Ib中、それぞれ、E(R)は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。また、式Ib中、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1〜3の整数を表し、bは、0〜2の整数を表し、aとbとの合計は、1〜3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。
As such a procatalyst, those containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following formulas (Ia) and (Ib) are preferably used.
(E (R) 3 ) 2 Pd (Q) 2 (Ia)
[(E (R) 3 ) a Pd (Q) (LB) b ] p [WCA] r (Ib)
In formulas Ia and Ib, E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of group 15, respectively, E represents an element selected from group 15 of the periodic table, and R represents It represents a moiety containing a hydrogen atom (or one of its isotopes) or a hydrocarbon group, Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate. In Formula Ib, LB represents a Lewis base, WCA represents a weakly coordinating anion, a represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, and a and b , P and r represent numbers that balance the charge of the palladium cation and the weakly coordinated anion.

式Iaに従う典型的なプロカタリストとしては、Pd(OAc)(P(i−Pr)、Pd(OAc)(P(Cy)、Pd(OCCMe(P(Cy)、Pd(OAc)(P(Cp)、Pd(OCCF(P(Cy)、Pd(OCC(P(Cy)が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。ここで、Cpは、シクロペンチル(cyclopentyl)基を表し、Cyは、シクロヘキシル基を表す。 Typical procatalysts according to Formula Ia include Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCMe 3 ) 2 ( P (Cy) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCF 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CC 6 H 5 ) 3 ( P (Cy) 3 ) 2 may be mentioned, but is not limited thereto. Here, Cp represents a cyclopentyl group, and Cy represents a cyclohexyl group.

また、式Ibで表されるプロカタリストとしては、pおよびrが、それぞれ1および2の整数から選択される化合物が好ましい。このような式Ibに従う典型的なプロカタリストとしては、Pd(OAc)(P(Cy)が挙げられる。ここで、Cyは、シクロヘキシル基を表し、Acは、アセチル基を表す。 The procatalyst represented by the formula Ib is preferably a compound in which p and r are selected from integers of 1 and 2, respectively. A typical procatalyst according to such a formula Ib includes Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 . Here, Cy represents a cyclohexyl group, and Ac represents an acetyl group.

これらのプロカタリストは、モノマーを効率よく反応(ノルボルネン系モノマーの場合、付加重合反応によって効率よく重合反応や架橋反応等)することができる。   These procatalysts can efficiently react with a monomer (in the case of a norbornene-based monomer, an efficient polymerization reaction, a crosslinking reaction, etc. by an addition polymerization reaction).

また、活性化温度が低下した状態(活性潜在状態)において、プロカタリストとしては、その活性化温度が本来の活性化温度よりも10〜80℃程度(好ましくは、10〜50℃程度)低くなるものが好ましい。これにより、コア部101とクラッド部102との間の屈折率差を確実に生じさせることができる。かかるプロカタリストとしては、Pd(OAc)(P(i−Pr)およびPd(OAc)(P(Cy)のうちの少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適である。なお、以下では、Pd(OAc)(P(i−Pr)を「Pd545」と、また、Pd(OAc)(P(Cy)を「Pd785」と略すことがある。 Further, in a state where the activation temperature is lowered (active latent state), as a procatalyst, the activation temperature is lower by about 10 to 80 ° C. (preferably about 10 to 50 ° C.) than the original activation temperature. Those are preferred. Thereby, the refractive index difference between the core part 101 and the clad part 102 can be produced reliably. As such a procatalyst, one containing (mainly) at least one of Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 is preferable. It is. Hereinafter, Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd545”, and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 may be abbreviated as “Pd785”. .

コアフィルム材料100の形成に際しては、上記ポリマー、第1の光酸発生剤その他所要の添加剤を含むコア用ワニスを調製する。コア用ワニスの調製に用いる溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、ジエチレングリコールエチルエーテル(カルビトール)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒等の各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。   In forming the core film material 100, a varnish for the core containing the polymer, the first photoacid generator, and other required additives is prepared. Examples of the solvent used for the preparation of the core varnish include diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether. (Diglyme), ether solvents such as diethylene glycol ethyl ether (carbitol), cellosolve solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane, toluene, xylene , Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and mesitylene, aromatic heterocyclic compounds solvents such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene and methylpyrrolidone, N, N-dimethylform Amide solvents such as amide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), halogen compound solvents such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate and ethyl formate, Examples include various organic solvents such as sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and sulfolane, and mixed solvents containing these.

また、必要に応じて、コア用ワニスに増感剤を添加してもよい。増感剤は、第1の紫外光に対する第1の光酸発生剤の感度を増大して、その活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、その活性化に適する波長に第1の紫外光の波長を変化させる機能を有するものである。このような増感剤としては、光酸発生剤の感度や増感剤の吸収のピーク波長等に応じて適宜選択され、特に限定されないが、例えば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen−9−ones)等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いられる。増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)またはこれらの混合物が挙げられる。なお、9,10−ジブトキシアントラセン(DBA)は、日本国神奈川県の川崎化成工業株式会社から入手が可能である。コア用ワニス中の増感剤の含有量は、特に限定されないが、0.01質量%以上であるのが好ましく、0.5質量%以上であるのがより好ましく、1質量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は5質量%以下であるのが好ましい。   Moreover, you may add a sensitizer to the varnish for cores as needed. The sensitizer increases the sensitivity of the first photoacid generator with respect to the first ultraviolet light, reduces the time and energy required for activation (reaction or decomposition), and a wavelength suitable for the activation. And a function of changing the wavelength of the first ultraviolet light. Such a sensitizer is appropriately selected according to the sensitivity of the photoacid generator and the peak wavelength of absorption of the sensitizer, and is not particularly limited. For example, 9,10-dibutoxyanthracene (CAS No. 76275-14-4) anthracenes, xanthones, anthraquinones, phenanthrenes, chrysene, benzpyrenes, fluoranthenes, rubrenes, pyrenes, indanthrines, thioxanthene-9- Examples thereof include thixanthen-9-ones, and these are used alone or as a mixture. Specific examples of the sensitizer include 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, phenothiazine, and these Of the mixture. 9,10-dibutoxyanthracene (DBA) can be obtained from Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd., Kanagawa, Japan. The content of the sensitizer in the core varnish is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and 1% by mass or more. Is more preferable. In addition, it is preferable that an upper limit is 5 mass% or less.

さらに、必要に応じて、コア用ワニスに酸化防止剤を添加してもよい。これにより、望ましくないフリーラジカルの発生や、ポリマーの自然酸化を防止することができる。その結果、得られたコア層110の特性の向上を図ることができる。この酸化防止剤としては、ニューヨーク州タリータウンのCiba Specialty Chemicals社から入手可能なCiba(登録商標、以下同様である。) IRGANOX(登録商標、以下同様である。) 1076およびCiba IRGAFOS(登録商標、以下同様である。) 168が好適に用いられる。また、他の酸化防止剤として、例えば、Ciba Irganox(登録商標、以下同様である。) 129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(登録商標、以下同様である。) 1790、Ciba Irganox(登録商標) 3114、Ciba Irganox 3125等を用いることもできる。   Furthermore, you may add antioxidant to the varnish for cores as needed. Thereby, generation of undesirable free radicals and natural oxidation of the polymer can be prevented. As a result, the characteristics of the obtained core layer 110 can be improved. Examples of the antioxidant include Ciba (registered trademark, the same applies hereinafter) IRGANOX (registered trademark, the same applies hereinafter) 1076 and Ciba IRGAFOS (registered trademark, available) from Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown, New York. The same applies hereinafter.) 168 is preferably used. Other antioxidants include, for example, Ciba Irganox (registered trademark, hereinafter the same) 129, Ciba Irganox 1330, Ciba Irganox 1010, Ciba Cyanox (registered trademark, the same shall apply) 1790, Ciba Igan. (Registered trademark) 3114, Ciba Irganox 3125, etc. can also be used.

コア用ワニスは、後述する塗布法および所期の膜厚に応じて、粘度(常温)が好ましくは100〜10000cP程度、より好ましくは150〜5000cP程度、さらに好ましくは200〜3500cP程度になるように適宜溶媒量を調節することにより調製することができる。   The core varnish has a viscosity (room temperature) of preferably about 100 to 10000 cP, more preferably about 150 to 5000 cP, and still more preferably about 200 to 3500 cP, depending on the coating method described below and the desired film thickness. It can be prepared by adjusting the amount of solvent as appropriate.

上記のコア用ワニスを支持基板上に塗布することによりコアフィルム材料100を形成することができる。支持基板としては、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられるが、これらに限定はされない。塗膜の厚さに特に限定はないが、乾燥前の状態で5〜200μm程度、好ましくは15〜125μm程度、より好ましくは25〜100μm程度とすればよい。   The core film material 100 can be formed by applying the above-described core varnish on a support substrate. As the support substrate, for example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film, or the like is used. Examples of the coating method include, but are not limited to, a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method. Although there is no limitation in particular in the thickness of a coating film, about 5-200 micrometers in the state before drying, Preferably it is about 15-125 micrometers, More preferably, what is necessary is just to be about 25-100 micrometers.

次いで、塗膜中の溶媒を除去(脱溶媒)、すなわち、乾燥することによりコアフィルム材料100を得ることができる。脱溶媒(乾燥)の方法としては、例えば、加熱、大気圧または減圧下での放置、不活性ガス等の噴き付け(ブロー)等の方法が挙げられるが、例えばホットプレートを用いた加熱による方法が好ましい。これにより、比較的容易かつ短時間での脱溶媒が可能となる。加熱する場合、加熱温度は、25〜60℃程度であるのが好ましく、30〜45℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、15〜60分程度であるのが好ましく、15〜30分程度であるのがより好ましい。   Next, the core film material 100 can be obtained by removing (desolving) the solvent in the coating film, that is, drying. Examples of the solvent removal (drying) method include heating, leaving under atmospheric pressure or reduced pressure, and spraying (blowing) an inert gas. For example, a method using heating using a hot plate Is preferred. This makes it possible to remove the solvent relatively easily and in a short time. When heating, it is preferable that heating temperature is about 25-60 degreeC, and it is more preferable that it is about 30-45 degreeC. Further, the heating time is preferably about 15 to 60 minutes, more preferably about 15 to 30 minutes.

得られたコアフィルム材料100は、上記支持基板から剥離することなく第1の紫外光を選択的に照射することができる。第1の紫外光を選択的に照射する方法として、開口(窓)が形成されたマスク(マスキング)120を用意し、このマスク120を介して、コアフィルム材料100に対して第1の紫外光を照射することができる。図14に示す例では、第1の紫外光の照射領域がクラッド部102となる。したがって、マスク120には、形成すべきクラッド部102のパターンと等価な開口(窓)が形成されている。この開口は、照射する第1の紫外光が透過する透過部を形成するものである。   The obtained core film material 100 can be selectively irradiated with the first ultraviolet light without being peeled from the support substrate. As a method of selectively irradiating the first ultraviolet light, a mask (masking) 120 in which an opening (window) is formed is prepared, and the first ultraviolet light is applied to the core film material 100 through the mask 120. Can be irradiated. In the example shown in FIG. 14, the irradiation region of the first ultraviolet light is the clad portion 102. Accordingly, an opening (window) equivalent to the pattern of the clad portion 102 to be formed is formed in the mask 120. This opening forms a transmission part through which the first ultraviolet light to be irradiated passes.

マスク120は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)でも、コアフィルム材料100上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。マスク120として好ましいものの例としては、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。   The mask 120 may be formed in advance (separately formed) (for example, plate-shaped) or may be formed on the core film material 100 by, for example, a vapor deposition method or a coating method. Examples of preferable mask 120 include a photomask made of quartz glass or a PET base material, a stencil mask, a metal thin film formed by a vapor deposition method (evaporation, sputtering, etc.), etc. Among these, it is particularly preferable to use a photomask or a stencil mask. This is because a fine pattern can be formed with high accuracy, and handling is easy, which is advantageous in improving productivity.

用いる第1の紫外光は、第1の光酸発生剤に対して光化学的な反応(変化)を生じさせ得るものであればよい。特に、第1の紫外光は、用いた第1の光酸発生剤の種類、また増感剤を含有する場合には増感剤の種類等によって適宜選択され、波長200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものを使用することが好ましい。また、第1の紫外光の照射量は、0.1〜9J/cm程度であるのが好ましく、0.2〜6J/cm程度であるのがより好ましく、0.2〜3J/cm程度であるのがさらに好ましい。これにより、第1の光酸発生剤を確実に活性化させることができる。 The first ultraviolet light to be used may be any one that can cause a photochemical reaction (change) to the first photoacid generator. In particular, the first ultraviolet light is appropriately selected depending on the type of the first photoacid generator used and, if it contains a sensitizer, the peak of the wavelength in the range of 200 to 450 nm. It is preferable to use one having a wavelength. The irradiation amount of the first ultraviolet light is preferably in the range of about 0.1~9J / cm 2, more preferably about 0.2~6J / cm 2, 0.2~3J / cm More preferably, it is about 2 . Thereby, a 1st photo-acid generator can be activated reliably.

マスク120を介して、第1の紫外光をコアフィルム材料100に照射すると、第1の紫外光が照射された照射領域内に存在する離脱剤は、第1の紫外光の作用により反応(結合)または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。そして、カチオンは、離脱性基そのものを主鎖から離脱させるか、または、離脱性基の分子構造の途中から切断する(フォトブリーチ)。これにより、照射領域では、未照射領域よりも完全な状態の離脱性基の数が減少し、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、このとき、未照射領域940の屈折率は、第1の屈折率が維持される。このようにして、照射領域と未照射領域との間に屈折率差(第2の屈折率<第1の屈折率)が生じて、コア部101(未照射領域)とクラッド部102(照射領域)とが形成される。なお、この場合、第1の紫外光の照射量は、0.1〜9J/cm程度であるのが好ましく、0.3〜6J/cm程度であるのがより好ましく、0.6〜6J/cm程度であるのがさらに好ましい。これにより、離脱剤を確実に活性化させることができる。 When the core film material 100 is irradiated with the first ultraviolet light through the mask 120, the release agent present in the irradiation region irradiated with the first ultraviolet light reacts (bonds) by the action of the first ultraviolet light. ) Or decompose to liberate (generate) cations (protons or other cations) and weakly coordinating anions (WCA). Then, the cation causes the leaving group itself to leave the main chain, or cleaves from the middle of the molecular structure of the leaving group (photo bleach). Thereby, in the irradiated region, the number of the leaving groups in a complete state is decreased as compared with the non-irradiated region, and the second refractive index lower than the first refractive index is lowered. At this time, the refractive index of the unirradiated region 940 is maintained at the first refractive index. In this way, a refractive index difference (second refractive index <first refractive index) occurs between the irradiated region and the unirradiated region, and the core portion 101 (unirradiated region) and the cladding portion 102 (irradiated region). ) And are formed. In this case, the irradiation amount of the first ultraviolet light is preferably in the range of about 0.1~9J / cm 2, more preferably about 0.3~6J / cm 2, 0.6~ More preferably, it is about 6 J / cm 2 . Thereby, a release agent can be activated reliably.

次いで、必要に応じて、コアフィルム材料100に対して加熱処理を施す。加熱処理により、ポリマーから離脱(切断)された離脱性基が、例えば、照射領域から除去され、あるいはポリマー内において再配列または架橋する。さらに、このとき、クラッド部102(照射領域)に残存する離脱性基の一部がさらに離脱(切断)すると考えられる。したがって、このような加熱処理を施すことにより、コア部101とクラッド部102との間の屈折率差をより大きくすることができる。この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、70〜195℃程度であるのが好ましく、85〜150℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、照射領域から離脱(切断)された離脱性基を十分に除去し得るに設定され、特に限定されないが、0.5〜3時間程度であるのが好ましく、0.5〜2時間程度であるのがより好ましい。また、必要に応じて、1回または複数回の加熱処理(例えば、150〜200℃×1〜8時間程度)の工程を追加することもできる。なお、例えば、加熱処理を施す前の状態で、コア部101とクラッド部102との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、このような加熱工程を省略することができる。以上の工程を経て、コア部101とクラッド部102とを含むコア層110が形成される。その後、コア層110を支持基板から剥離する。   Next, heat treatment is performed on the core film material 100 as necessary. By the heat treatment, the leaving group detached (cut) from the polymer is removed from, for example, the irradiated region, or rearranged or crosslinked in the polymer. Further, at this time, it is considered that a part of the leaving group remaining in the clad portion 102 (irradiation region) is further detached (cut). Therefore, the refractive index difference between the core portion 101 and the clad portion 102 can be further increased by performing such heat treatment. Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 70-195 degreeC, and it is more preferable that it is about 85-150 degreeC. The heating time is set so as to sufficiently remove the leaving group that has been detached (cleaved) from the irradiation region, and is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 3 hours, 0.5 to More preferably, it is about 2 hours. Moreover, the process of 1 time or several times of heat processing (for example, about 150-200 degreeC x about 1 to 8 hours) can also be added as needed. For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the core portion 101 and the clad portion 102 in a state before the heat treatment, such a heating step can be omitted. . Through the above steps, the core layer 110 including the core portion 101 and the clad portion 102 is formed. Thereafter, the core layer 110 is peeled from the support substrate.

好ましい態様では、コア部101とクラッド部102とが、主鎖と主鎖から分岐し、分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基とを有するノルボルネン系ポリマーを主材料として構成され、コア部101とクラッド部102とは、主鎖に結合した状態の離脱性基の数が異なることにより、それらの屈折率が異なっている。   In a preferred embodiment, the core portion 101 and the clad portion 102 are composed of a norbornene polymer having a main chain and a main chain branched from the main chain and having a leaving group capable of leaving at least a part of the molecular structure from the main chain. The core part 101 and the clad part 102 have different refractive indexes due to the difference in the number of leaving groups bonded to the main chain.

コアフィルム材料100が、上記ポリマーと相溶し、かつ、上記ポリマーと異なる屈折率を有するモノマーおよびプロカタリストをさらに含有する場合には、マスク120を介して、第1の紫外光をコアフィルム材料100に照射すると、第1の紫外光が照射された照射領域内に存在する第1の光酸発生剤は、第1の紫外光の作用により反応または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域内に存在するプロカタリストの分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。ここで、活性潜在状態(または潜在的活性状態)のプロカタリストとは、本来の活性化温度より活性化温度が低下しているが、温度上昇がないと、すなわち、室温程度では、照射領域内においてモノマーの反応を生じさせることができない状態にある触媒前駆体のことを言う。したがって、第1の紫外光照射後においても、例えば−40℃程度で、コアフィルム材料100を保管すれば、モノマーの反応を生じさせることなく、その状態を維持することができる。このため、第1の紫外光照射後のコアフィルム材料100を複数用意しておき、これらに一括して加熱処理を施すことにより、コア層110を得ることができる点で利便性が高い。   When the core film material 100 further contains a monomer and a procatalyst that are compatible with the polymer and have a refractive index different from that of the polymer, the first ultraviolet light is passed through the mask 120. When 100 is irradiated, the first photoacid generator present in the irradiation region irradiated with the first ultraviolet light reacts or decomposes by the action of the first ultraviolet light, and becomes a cation (proton or other positive light). Ions) and weakly coordinating anions (WCA) are released (generated). These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the procatalyst existing in the irradiation region, and change this into an active latent state (latent active state). Here, an active latent state (or potential active state) procatalyst has an activation temperature that is lower than the original activation temperature, but there is no temperature increase, that is, within the irradiation region at room temperature. The catalyst precursor in a state in which the reaction of the monomer cannot occur. Therefore, even after the first ultraviolet light irradiation, if the core film material 100 is stored at, for example, about −40 ° C., the state can be maintained without causing a monomer reaction. For this reason, it is highly convenient in that the core layer 110 can be obtained by preparing a plurality of core film materials 100 after the first ultraviolet light irradiation and subjecting them to heat treatment in a lump.

なお、第1の紫外光として、レーザー光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク120の使用を省略してもよい。   Note that the use of the mask 120 may be omitted when light having high directivity such as laser light is used as the first ultraviolet light.

次いで、コアフィルム材料100に対して加熱処理(第1の加熱処理)を施す。これにより、照射領域内では、活性潜在状態のプロカタリストが活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域と未照射領域との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域からモノマーが拡散して照射領域に集まってくる。その結果、照射領域では、モノマーやその反応物(重合体、架橋構造や分岐構造)が増加し、当該領域の屈折率にモノマー由来の構造が大きく影響を及ぼすようになり、第1の屈折率より低い第2の屈折率へと低下する。なお、モノマーの重合体としては、主に付加(共)重合体が生成する。一方、未照射領域では、当該領域から照射領域にモノマーが拡散することにより、モノマー量が減少するため、当該領域の屈折率にポリマーの影響が大きく現れるようになり、第1の屈折率より高い第3の屈折率へと上昇する。このようにして、照射領域と未照射領域との間に屈折率差(第2の屈折率<第3の屈折率)が生じて、コア部101(未照射領域)とクラッド部102(照射領域)とが形成される。   Next, heat treatment (first heat treatment) is performed on the core film material 100. Thereby, in the irradiation region, the active catalyzed procatalyst is activated (becomes active), and monomer reaction (polymerization reaction or crosslinking reaction) occurs. As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the irradiated region gradually decreases. As a result, there is a difference in monomer concentration between the irradiated region and the unirradiated region, and in order to eliminate this, the monomer diffuses from the unirradiated region and collects in the irradiated region. As a result, in the irradiated region, the monomer and its reactant (polymer, cross-linked structure or branched structure) increase, and the structure derived from the monomer greatly affects the refractive index of the region, and the first refractive index Lower to a lower second refractive index. As the monomer polymer, an addition (co) polymer is mainly produced. On the other hand, in the unirradiated region, the amount of monomer decreases due to the diffusion of the monomer from the region to the irradiated region, so that the influence of the polymer greatly appears in the refractive index of the region, which is higher than the first refractive index. It rises to the third refractive index. In this way, a refractive index difference (second refractive index <third refractive index) occurs between the irradiated region and the unirradiated region, and the core portion 101 (unirradiated region) and the cladding portion 102 (irradiated region). ) And are formed.

この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜80℃程度であるのが好ましく、40〜60℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、照射領域内におけるモノマーの反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。   Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 30-80 degreeC, and it is more preferable that it is about 40-60 degreeC. Further, the heating time is preferably set so that the reaction of the monomer in the irradiated region is almost completed. Specifically, the heating time is preferably about 0.1 to 2 hours, preferably about 0.1 to 1 hour. It is more preferable that

次いで、コアフィルム材料100に対して第2の加熱処理を施す。これにより、未照射領域および/または照射領域に残存するプロカタリストを、直接または第1の光酸発生剤の活性化を伴って、活性化させる(活性状態とする)ことにより、各領域に残存するモノマーを反応させる。このように、各領域に残存するモノマーを反応させることにより、得られるコア部101およびクラッド部102の安定化を図ることができる。   Next, a second heat treatment is performed on the core film material 100. As a result, the non-irradiated region and / or the procatalyst remaining in the irradiated region is activated (activated) directly or with the activation of the first photoacid generator, thereby remaining in each region. The monomer to be reacted is reacted. In this way, by reacting the monomer remaining in each region, the core portion 101 and the clad portion 102 obtained can be stabilized.

この第2の加熱処理における加熱温度は、プロカタリストまたは第1の光酸発生剤を活性化し得る温度であればよく、特に限定されないが、70〜100℃程度であるのが好ましく、80〜90℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。   The heating temperature in the second heat treatment is not particularly limited as long as it is a temperature capable of activating the procatalyst or the first photoacid generator, but is preferably about 70 to 100 ° C., 80 to 90 It is more preferable that the temperature is about ° C. The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.

次いで、コアフィルム材料100に対して第3の加熱処理を施す。これにより、得られるコア層110に生じる内部応力の低減や、コア部101およびクラッド部102の更なる安定化を図ることができる。   Next, a third heat treatment is performed on the core film material 100. Thereby, reduction of the internal stress which arises in the core layer 110 obtained, and the further stabilization of the core part 101 and the clad part 102 can be aimed at.

この第3の加熱処理における加熱温度は、第2の加熱処理における加熱温度より20℃以上高く設定するのが好ましく、具体的には、90〜180℃程度であるのが好ましく、120〜160℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。以上の工程を経て、コア部101とクラッド部102とを含むコア層110が形成される。その後、コア層110を支持基板から剥離する。   The heating temperature in the third heat treatment is preferably set to 20 ° C. or more higher than the heating temperature in the second heat treatment, specifically, preferably about 90 to 180 ° C., 120 to 160 ° C. More preferred is the degree. The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour. Through the above steps, the core layer 110 including the core portion 101 and the clad portion 102 is formed. Thereafter, the core layer 110 is peeled from the support substrate.

クラッド層210を形成するためのクラッドフィルム材料200としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体、複合体(積層体)など)用いることができる。これらのうち、特に耐熱性に優れるという点で、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、またはそれらを含むもの(主とするもの)を用いるのが好ましく、特に、ノルボルネン系樹脂(ノルボルネン系ポリマー)を主とするものが好ましい。   Examples of the clad film material 200 for forming the clad layer 210 include acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polystyrene, epoxy resin, polyamide, polyimide, polybenzoxazole, benzocyclobutene resin, norbornene resin, and the like. These can be used in combination of one or more of them (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, composite (laminate), etc.). Of these, epoxy resins, polyimides, polybenzoxazoles, cyclic olefin resins such as benzocyclobutene resins and norbornene resins, and those containing them (mainly) in terms of particularly excellent heat resistance It is preferable to use, and particularly, those mainly composed of norbornene-based resins (norbornene-based polymers) are preferable.

ノルボルネン系ポリマーは、極めて耐熱性が高いため、これをクラッド層210の構成材料として使用する光導波路240では、光導波路240に導体層(図示なし)を形成する際、該導体層を加工して配線を形成する際、光学素子を実装する際等に加熱されたとしても、クラッド層210が軟化して、変形するのを防止することができる。また、ノルボルネン系ポリマーは、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いクラッド層210を得ることができる。さらに、ノルボルネン系ポリマーまたはその原料であるノルボルネン系モノマーは、比較的安価であり、入手が容易であることからも好ましい。   Since the norbornene-based polymer has extremely high heat resistance, in the optical waveguide 240 using this as a constituent material of the cladding layer 210, when forming a conductor layer (not shown) in the optical waveguide 240, the conductor layer is processed. Even when the wiring is formed and heated when the optical element is mounted, the cladding layer 210 can be prevented from being softened and deformed. In addition, since the norbornene-based polymer has high hydrophobicity, it is possible to obtain the clad layer 210 that is less likely to cause a dimensional change due to water absorption. Furthermore, the norbornene polymer or the norbornene monomer that is a raw material thereof is preferable because it is relatively inexpensive and easily available.

クラッド層210の材料として、ノルボルネン系ポリマーを主とするものを用いると、コア層110の構成材料として好適に用いられる材料と同種となるため、コア層110との密着性がさらに高いものとなり、クラッド層210とコア層110との間での層間剥離を防止することができる。このようなことから、耐久性に優れた光導波路240が得られる。   If a material mainly composed of a norbornene-based polymer is used as the material of the clad layer 210, it becomes the same kind as the material suitably used as the constituent material of the core layer 110, so that the adhesion with the core layer 110 is further increased. Delamination between the clad layer 210 and the core layer 110 can be prevented. For this reason, the optical waveguide 240 having excellent durability can be obtained.

このようなノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。   Examples of such norbornene-based polymers include (1) addition (co) polymers of norbornene monomers obtained by addition (co) polymerization of norbornene monomers, and (2) norbornene monomers and ethylene or α-olefins. (3) addition polymers such as addition copolymers with norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, and other monomers as required, (4) ring opening of norbornene-type monomers ( A (co) polymer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary, (5) a ring-opening copolymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and ( (Co) polymer hydrogenated resin, (6) ring-opening copolymer of norbornene type monomer and non-conjugated diene or other monomer, and (co) polymerization if necessary And a ring-opening polymer such as a polymer obtained by hydrogenating the body. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.

これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。これらの中でも、ノルボルネン系ポリマーとしては、付加(共)重合体が好ましい。このものは、透明性、耐熱性および可撓性に富むことからも好ましい。特に、ノルボルネン系ポリマーは、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アリール基を含む置換基を有するノルボンネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。   These norbornene-based polymers include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal). Among these, as the norbornene-based polymer, an addition (co) polymer is preferable. This is preferable because it is rich in transparency, heat resistance and flexibility. In particular, the norbornene-based polymer preferably includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group or a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group.

重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、クラッド層210において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のものの重合性基同士を、直接または架橋剤を介して架橋させることができる。また、重合性基の種類、架橋剤の種類、コア層110に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層110に用いるポリマーとを架橋させることもできる。換言すれば、かかるノルボルネン系ポリマーは、その少なくとも一部のものが重合性基において架橋しているのが好ましい。その結果、クラッド層210自体の強度や、クラッド層210とコア層110との密着性の更なる向上を図ることができる。   By including a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group, at least a part of the norbornene-based polymer in the cladding layer 210 can be crosslinked directly or via a crosslinking agent. . Depending on the type of polymerizable group, the type of crosslinking agent, the type of polymer used for the core layer 110, the norbornene-based polymer and the polymer used for the core layer 110 can be cross-linked. In other words, it is preferable that at least a part of the norbornene-based polymer is crosslinked at the polymerizable group. As a result, the strength of the cladding layer 210 itself and the adhesion between the cladding layer 210 and the core layer 110 can be further improved.

このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位としては、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位がのうちの少なくとも1種が好適である。これらの重合性基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。また、このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を、2種以上含むものを用いれば、架橋密度をさらに向上させることができ、前記効果がより顕著となる。   Examples of the norbornene repeating unit containing a polymerizable group include a norbornene repeating unit having a substituent containing an epoxy group, a norbornene repeating unit having a substituent containing a (meth) acryl group, and an alkoxysilyl group. At least one of the repeating units of norbornene having a substituent to be included is preferable. These polymerizable groups are preferable because of their high reactivity among various polymerizable groups. Moreover, if the thing containing 2 or more types of norbornene repeating units containing such a polymeric group is used, a crosslinking density can be improved further and the said effect will become more remarkable.

一方、アリール基を含む置換基を有するノルボンネンの繰り返し単位を含むことにより、アリール基は、疎水性が極めて高いため、クラッド層210の吸水による寸法変化等をより確実に防止することができる。また、アリール基は、脂溶性(親油性)に優れ、前述したようなコア層110に用いられるポリマーとの親和性が高いため、クラッド層210とコア層110との間での層間剥離をより確実に防止することができ、より耐久性に優れた光導波路240が得られる。   On the other hand, by including a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, the aryl group has extremely high hydrophobicity, so that a dimensional change due to water absorption of the clad layer 210 can be more reliably prevented. In addition, since the aryl group is excellent in fat solubility (lipophilicity) and has a high affinity with the polymer used for the core layer 110 as described above, delamination between the clad layer 210 and the core layer 110 is further improved. An optical waveguide 240 that can be reliably prevented and is more durable is obtained.

さらに、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高くなるため、クラッド層210に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。   Furthermore, the norbornene-based polymer preferably contains an alkylnorbornene repeating unit. The alkyl group may be linear or branched. By including the repeating unit of alkyl norbornene, the norbornene-based polymer has high flexibility, so that high flexibility (flexibility) can be imparted to the clad layer 210.

また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることからも好ましい。   A norbornene-based polymer containing an alkylnorbornene repeating unit is also preferable because of its excellent transmittance for light in the wavelength region as described above (particularly in the wavelength region near 850 nm).

なお、クラッド層210に用いるノルボルネン系ポリマーは、比較的屈折率の低いものが好適であるのに対して、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むと、一般に屈折率が高くなる傾向を示すが、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、屈折率の上昇を防止することもできる。   The norbornene-based polymer used for the clad layer 210 is preferably a polymer having a relatively low refractive index, whereas if it contains a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, the refractive index generally increases. Although it shows a tendency, an increase in the refractive index can be prevented by including a repeating unit of alkyl norbornene.

このようなことから、クラッド層210に用いるノルボルネン系ポリマーとしては、下記化16〜19や、化23で表されるものが好適である。   Therefore, as the norbornene-based polymer used for the clad layer 210, those represented by the following chemical formulas 16 to 19 and chemical formula 23 are preferable.

Figure 2009145867
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上式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、aは、0〜3の整数を表し、bは、1〜3の整数を表し、p/qが20以下である。上記化16で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物、例えば、ブチルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。   In the above formula, R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a represents an integer of 0 to 3, b represents an integer of 1 to 3, and p / q is 20 or less. Among the norbornene-based polymers represented by the above chemical formula 16, in particular, R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and a and b are each 1, for example, a copolymer of butylbornene and methylglycidyl ether norbornene, A copolymer of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, and the like are preferable.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、Rは、水素原子またはメチル基を表し、aは、0〜3の整数を表し、p/qが20以下である。上記化17で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー等が好ましい。 In the above formula, R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, a represents an integer of 0 to 3, and p / q is 20 or less. Among the norbornene-based polymers represented by the above chemical formula 17, in particular, R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and a is 1, for example, butylbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, And a copolymer of hexylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, a copolymer of decylnorbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and the like.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、Xは、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を表し、aは、0〜3の整数を表し、p/qが20以下である。上記化20で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、aが1または2、Xがメチル基またはエチル基である化合物、例えば、ブチルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。   In the above formula, R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, X represents each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a represents an integer of 0 to 3, and p / q is 20 or less. Among the norbornene-based polymers represented by the above chemical formula 20, in particular, a compound in which R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a is 1 or 2, and X is a methyl group or an ethyl group, such as butylbornene and norbornene. Copolymers of bornenylethyltrimethoxysilane, copolymers of hexylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymers of decylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, copolymers of butylbornene and triethoxysilylnorbornene, hexylnorbornene Copolymer of styrene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of decyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of butyl bornene and trimethoxy silyl norbornene, hexyl norbornene and trim Copolymers of alkoxysilyl-norbornene copolymer and the like of decyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene are preferred.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、AおよびAは、それぞれ独立して、下記化22〜24で表される置換基を表すが、同時に同一の置換基であることはない。また、p/q+rが20以下である。 In the above formula, R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and A 1 and A 2 each independently represent a substituent represented by the following chemical formulas 22 to 24. Never. Moreover, p / q + r is 20 or less.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、aは、0〜3の整数を表し、bは、1〜3の整数を表す。   In the above formula, a represents an integer of 0 to 3, and b represents an integer of 1 to 3.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、aは、0〜3の整数を表す。 In the above formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and a represents an integer of 0 to 3.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Xは、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を表し、aは、0〜3の整数を表す。上記化19で表されるノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー等が挙げられる。   In the above formula, each X independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and a represents an integer of 0 to 3. Examples of the norbornene-based polymer represented by the above chemical formula 19 include any one of butylbornene, hexylnorbornene or decylnorbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, norbornenylethyltrimethoxysilane, and triethoxysilylnorbornene. Or a terpolymer with either trimethoxysilyl norbornene, butyl bornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, terpolymer of 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and methyl glycidyl ether norbornene, butyl bornene, hexyl norbornene or decyl One of norbornene, methyl glycidyl ether norbornene, norbornenyl ethyl trimethoxysilane, triethoxysilyl norborn Terpolymers, etc. with either the emission or trimethoxysilyl norbornene.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

上式中、Rは、炭素数1〜10のアルキル基を表し、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、Arは、アリール基を表し、Xは、酸素原子またはメチレン基を表し、Xは、炭素原子またはシリコン原子を表し、aは、0〜3の整数を表し、cは、1〜3の整数を表し、p/qが20以下である。上記化23で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、Xが酸素原子、Xがシリコン原子、Arがフェニル基、Rがメチル基、aが1、cが2である化合物、例えば、ブチルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー等や、Rが炭素数4〜10のアルキル基であり、Xがメチレン基、Xが炭素原子、Arがフェニル基、Rが水素原子、aが0、cが1である化合物、例えば、ブチルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。また、p/qまたはp/q+rは、20以下であればよいが、15以下であるのが好ましく、0.1〜10程度がより好ましい。これにより、複数種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。 In the above formula, R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, Ar represents an aryl group, and X 1 represents an oxygen atom or a methylene group. X 2 represents a carbon atom or a silicon atom, a represents an integer of 0 to 3, c represents an integer of 1 to 3, and p / q is 20 or less. Among the norbornene-based polymers represented by the above chemical formula 23, in particular, R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, Ar is a phenyl group, and R 2 is a methyl group. A compound in which a is 1 and c is 2, for example, a copolymer of butylbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of decylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, etc. R is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is a methylene group, X 2 is a carbon atom, Ar is a phenyl group, R 2 is a hydrogen atom, a is 0, and c is 1, for example, Copolymer of butylbornene and phenylethylnorbornene, hexylnorbornene and fluorine Copolymers of sulfonyl ethyl norbornene copolymer, etc. of decyl norbornene and phenyl ethyl norbornene are preferred. Moreover, although p / q or p / q + r should just be 20 or less, it is preferable that it is 15 or less, and about 0.1-10 is more preferable. Thereby, the effect including the repeating unit of multiple types of norbornene is exhibited.

以上のようなノルボルネン系ポリマーは、前述した特性に加えて、比較的低い屈折率のものであり、かかるノルボルネン系ポリマーを主材料としてクラッド層210を構成することにより、光導波路240の光伝送性能をより向上させることができる。   The norbornene-based polymer as described above has a relatively low refractive index in addition to the above-described characteristics, and the optical transmission performance of the optical waveguide 240 is configured by forming the clad layer 210 using the norbornene-based polymer as a main material. Can be further improved.

なお、ノルボルネン系ポリマーが、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む場合、(メタ)アクリル基同士は、加熱により比較的容易に架橋(重合)させることができるが、クラッドフィルム材料中に、ラジカル発生剤を混合することにより、(メタ)アクリル基同士の架橋反応を促進することができる。   When the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a (meth) acryl group, the (meth) acryl groups can be crosslinked (polymerized) relatively easily by heating. By mixing a radical generator in the clad film material, the crosslinking reaction between (meth) acrylic groups can be promoted.

ラジカル発生剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1,1−ビス(t−ブチルペロキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が好適に用いられる。   As the radical generator, for example, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the like are preferably used. .

また、ノルボルネン系ポリマーが、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含む場合、これらの重合性基同士を直接架橋させるためには、クラッドフィルム材料中に、前述した光酸発生剤を混合しておき、この物質の作用により、エポキシ基やアルコキシシリル基を架橋させればよい。   In addition, when the norbornene-based polymer includes a norbornene repeating unit having a substituent containing an epoxy group or a norbornene repeating unit having a substituent containing an alkoxysilyl group, in order to directly crosslink these polymerizable groups In the clad film material, the above-mentioned photoacid generator may be mixed and the epoxy group or alkoxysilyl group may be cross-linked by the action of this substance.

一方、エポキシ基同士、(メタ)アクリル基同士やアルコキシシリル基同士を架橋剤を介して架橋させるためには、さらに、クラッドフィルム材料中に、架橋剤として、各重合性基に対応する重合性基を少なくとも1つを有する化合物を混合するようにすればよい。   On the other hand, in order to crosslink epoxy groups, (meth) acrylic groups, and alkoxysilyl groups via a cross-linking agent, in the cladding film material, as a cross-linking agent, a polymerizable property corresponding to each polymerizable group. A compound having at least one group may be mixed.

エポキシ基を有する架橋剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(γ−GPS)、シリコーンエポキシ樹脂等が好適に用いられる。(メタ)アクリル基を有する架橋剤としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラントリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等が好適に用いられる。アルコキシシリル基を有する架橋剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤等が好適に用いられる。 As the crosslinking agent having an epoxy group, for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS), silicone epoxy resin, and the like are preferably used. As a crosslinking agent having a (meth) acryl group, for example, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane dimethanol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate and the like are preferable. Used for. As the crosslinking agent having an alkoxysilyl group, for example, a silane coupling agent such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane is preferably used.

また、クラッドフィルム材料200中に、各種の添加剤を添加(混合)するようにしてもよい。例えば、クラッドフィルム材料200中には、前記コアフィルム材料100で挙げたモノマーおよびプロカタリストを混合してもよい。これにより、クラッド層210中において、モノマーを反応させて、クラッド層210の屈折率を変化させることができる。特に、モノマーとしては、架橋性モノマーを含むものを用いると、クラッド層210において、ノルボルネン系ポリマーの少なくとも一部のものを、架橋性モノマーを介して架橋させることができる。また、架橋剤の種類、コア層110に用いるポリマーの種類等によっては、このノルボルネン系ポリマーとコア層110に用いるポリマーとを架橋させることもできる。   Further, various additives may be added (mixed) to the clad film material 200. For example, the clad film material 200 may be mixed with the monomers and procatalysts mentioned for the core film material 100. Accordingly, the refractive index of the cladding layer 210 can be changed by reacting the monomer in the cladding layer 210. In particular, when a monomer containing a crosslinkable monomer is used as the monomer, at least a part of the norbornene-based polymer can be crosslinked in the clad layer 210 via the crosslinkable monomer. Further, depending on the type of the crosslinking agent, the type of polymer used for the core layer 110, and the like, the norbornene-based polymer and the polymer used for the core layer 110 can be cross-linked.

その他の添加剤としては、前述したような酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤を混合することにより、クラッドフィルム材料200(ノルボルネン系ポリマー)の酸化による劣化を防止することができる。   Examples of other additives include the antioxidants described above. By mixing the antioxidant, it is possible to prevent deterioration of the clad film material 200 (norbornene polymer) due to oxidation.

クラッドフィルム材料200に含まれる第2の光酸発生剤としては、紫外光における吸収極大波長(第2の吸収極大波長)が第1の光酸発生剤の第1の吸収極大波長とは異なるものが用いられる。第1の吸収極大波長より第2の吸収極大波長の方が長いことが好ましく、特に第1の吸収極大波長が300nm未満であり、かつ、第2の吸収極大波長が300nm以上であることがより好ましい。   As the second photoacid generator contained in the clad film material 200, the absorption maximum wavelength (second absorption maximum wavelength) in ultraviolet light is different from the first absorption maximum wavelength of the first photoacid generator. Is used. It is preferable that the second absorption maximum wavelength is longer than the first absorption maximum wavelength. In particular, the first absorption maximum wavelength is less than 300 nm, and the second absorption maximum wavelength is more than 300 nm. preferable.

このような第2の光酸発生剤としては、例えば、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩やヘキサフルオロアンチモン酸塩の他、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩、アルミン酸塩類、アンチモン酸塩類、他のホウ酸塩類、ガリウム酸塩類、カルボラン類、ハロカルボラン類等が挙げられる。   Examples of the second photoacid generator include tetrakis (pentafluorophenyl) borate and hexafluoroantimonate, tetrakis (pentafluorophenyl) gallate, aluminates, and antimonates. Other borate salts, gallate salts, carboranes, halocarboranes and the like.

このような第2の光酸発生剤の市販品としては、例えば、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−382」、日本国東京のみどり化学工業株式会社より入手可能な「NAI−105(CAS番号第85342−62−7番)」等が挙げられる。   Examples of such a commercial product of the second photoacid generator include “TAG-382” available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan, and Midori Chemical Industries, Ltd., Tokyo, Japan. “NAI-105 (CAS number 85342-62-7)” and the like.

第2の光酸発生剤として、TAG−382を用いる場合、第2の紫外光の照射手段として、高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプが好適に用いられる。これにより、クラッドフィルム材料200に対して、300nm以上の十分なエネルギーの紫外光を供給することができ、TAG−382を効率よく分解して、上記の酸を発生させることができる。   When TAG-382 is used as the second photoacid generator, a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is suitably used as the second ultraviolet light irradiation means. Thereby, ultraviolet light with sufficient energy of 300 nm or more can be supplied to the clad film material 200, and TAG-382 can be efficiently decomposed to generate the acid.

クラッドフィルム材料200の形成に際しては、上記ポリマー、第2の光酸発生剤その他所要の添加剤を含むクラッド用ワニスを調製する。クラッド用ワニスの調製に用いる溶媒としては、上述のコア用ワニスの調製に用いる溶媒と同一のものが挙げられる。また、必要に応じて、クラッド用ワニスに、第2の紫外光に対する第2の光酸発生剤の感度を増大して、その活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、その活性化に適する波長に第2の紫外光の波長を変化させる機能を有する増感剤を添加してもよい。このような増感剤としては、上述のコア用ワニスに添加される増感剤と同一のものが挙げられる。さらに、必要に応じて、クラッド用ワニスに、望ましくないフリーラジカルの発生や、ポリマーの自然酸化を防止する酸化防止剤を添加してもよい。このような酸化防止剤としては、上述のコア用ワニスに添加される酸化防止剤と同一のものが挙げられる。   In forming the clad film material 200, a clad varnish containing the polymer, the second photoacid generator, and other required additives is prepared. Examples of the solvent used for preparing the clad varnish include the same solvents as those used for preparing the core varnish. In addition, if necessary, the cladding varnish can increase the sensitivity of the second photoacid generator to the second ultraviolet light and reduce the time and energy required for activation (reaction or decomposition), A sensitizer having a function of changing the wavelength of the second ultraviolet light to a wavelength suitable for the activation may be added. Examples of such a sensitizer include the same sensitizers that are added to the core varnish described above. Furthermore, if necessary, an antioxidant for preventing the generation of undesirable free radicals and natural oxidation of the polymer may be added to the cladding varnish. Examples of such an antioxidant include the same antioxidants as those added to the above-mentioned core varnish.

クラッド用ワニスは、後述する塗布法および所期の膜厚に応じて、粘度(常温)が好ましくは100〜10000cP程度、より好ましくは150〜5000cP程度、さらに好ましくは200〜3500cP程度になるように適宜溶媒量を調節することにより調製することができる。   The clad varnish has a viscosity (room temperature) of preferably about 100 to 10000 cP, more preferably about 150 to 5000 cP, and still more preferably about 200 to 3500 cP, depending on the coating method described below and the desired film thickness. It can be prepared by adjusting the amount of solvent as appropriate.

上記のクラッド用ワニスを支持基板上に塗布することによりクラッドフィルム材料200を形成することができる。支持基板としては、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられるが、これらに限定はされない。塗膜の厚さに特に限定はないが、乾燥前の状態で5〜200μm程度、好ましくは10〜100μm程度、より好ましくは15〜65μm程度とすればよい。   The clad film material 200 can be formed by applying the above-mentioned clad varnish on a support substrate. As the support substrate, for example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film, or the like is used. Examples of the coating method include, but are not limited to, a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method. The thickness of the coating film is not particularly limited, but may be about 5 to 200 μm, preferably about 10 to 100 μm, more preferably about 15 to 65 μm in a state before drying.

次いで、塗膜中の溶媒を除去(脱溶媒)、すなわち、乾燥することによりクラッドフィルム材料200を得ることができる。脱溶媒(乾燥)の方法としては、例えば、加熱、大気圧または減圧下での放置、不活性ガス等の噴き付け(ブロー)等の方法が挙げられるが、例えばホットプレートを用いた加熱による方法が好ましい。これにより、比較的容易かつ短時間での脱溶媒が可能となる。加熱する場合、加熱温度は、25〜60℃程度であるのが好ましく、30〜45℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、15〜60分程度であるのが好ましく、15〜30分程度であるのがより好ましい。   Next, the clad film material 200 can be obtained by removing the solvent in the coating film (desolvation), that is, by drying. Examples of the solvent removal (drying) method include heating, leaving under atmospheric pressure or reduced pressure, and spraying (blowing) an inert gas. For example, a method using heating using a hot plate Is preferred. This makes it possible to remove the solvent relatively easily and in a short time. When heating, it is preferable that heating temperature is about 25-60 degreeC, and it is more preferable that it is about 30-45 degreeC. Further, the heating time is preferably about 15 to 60 minutes, more preferably about 15 to 30 minutes.

得られたクラッドフィルム材料200は、上記支持基板から剥離され、その後コア層110の片面または両面に接触させて相互に熱圧着させる。熱圧着には、例えばラミネータを便利に用いることができる。後照射法によると、熱圧着されるクラッドフィルム材料200は紫外光未照射のTgの低い状態にあるため、コア部に設けた中空ミラー構造体が潰されないような低温・低圧において熱圧着工程を実施することができる。熱圧着の温度としては、一般に80〜130℃、好ましくは100〜120℃の範囲に設定すればよい。熱圧着の圧力としては、一般に0.1〜10MPa、好ましくは0.1〜4MPaの範囲に設定すればよい。なお、熱圧着に際して、クラッドフィルム材料200に含まれる第2の光酸発生剤から酸が放出されることはない。   The obtained clad film material 200 is peeled from the support substrate, and then brought into contact with one side or both sides of the core layer 110 and thermally bonded to each other. For thermocompression bonding, for example, a laminator can be conveniently used. According to the post-irradiation method, since the clad film material 200 to be thermocompression-bonded is in a low Tg state not irradiated with ultraviolet light, the thermocompression bonding process is performed at a low temperature and low pressure so that the hollow mirror structure provided in the core portion is not crushed. Can be implemented. The temperature for thermocompression bonding is generally set in the range of 80 to 130 ° C, preferably 100 to 120 ° C. The pressure for thermocompression bonding is generally 0.1 to 10 MPa, preferably 0.1 to 4 MPa. Note that no acid is released from the second photoacid generator contained in the clad film material 200 during thermocompression bonding.

上述の熱圧着工程に際しては、必要に応じて、減圧雰囲気または真空を適用することにより、積層時にクラッドフィルム材料200とコア層110の間に連行されて残留し得る空気等の気体成分を最小限に抑えることが、接触部におけるボイドの発生を抑え、平坦性の良好な積層体230を得る上で好ましい。この場合、中空ミラー構造体の内部も減圧空気または真空となるが、クラッド層の陥没等、中空ミラー構造体が変形しない限り、問題はない。減圧雰囲気または真空は、クラッドフィルム材料200とコア層110の接触時に、もしくはクラッドフィルム材料200とコア層110の熱圧着時に、またはこれらの両方に、適用することができる。減圧雰囲気または真空の適用は、真空ラミネート、真空プレス等を採用することにより可能である。   In the above-described thermocompression bonding process, a gas atmosphere such as air that can be entrained and remain between the clad film material 200 and the core layer 110 at the time of lamination is minimized by applying a reduced pressure atmosphere or a vacuum as necessary. It is preferable to suppress the occurrence of voids at the contact portion in order to obtain a laminate 230 with good flatness. In this case, the inside of the hollow mirror structure is also reduced-pressure air or vacuum, but there is no problem as long as the hollow mirror structure is not deformed, such as depression of the cladding layer. The reduced-pressure atmosphere or vacuum can be applied when the clad film material 200 and the core layer 110 are in contact, or when the clad film material 200 and the core layer 110 are thermocompression bonded, or both. A reduced-pressure atmosphere or a vacuum can be applied by employing a vacuum lamination, a vacuum press, or the like.

次いで、積層体230の全面に、例えば波長カットフィルター220を用いて、第2の吸収極大波長を含むが第1の吸収極大波長は含まない波長の第2の紫外光を照射することにより、クラッドフィルム材料200をクラッド層210へ転化させると共に、コア層110とクラッド層210との間の密着性を向上させる。例えば、第1の吸収極大波長が300nm未満であり、第2の吸収極大波長が300nm以上である場合、波長300nm以上の第2の紫外光を積層体230の全面に照射することができる。第2の紫外光の全面照射により、クラッドフィルム材料200に含まれる第2の光酸発生剤から酸が放出される。一方、コア層110に含まれる第1の光酸発生剤は第2の紫外光には実質的に感応しないため、コア部101の屈折率が変化または低下(クラッド化)することはない。第2の光酸発生剤から放出された酸は、クラッドフィルム材料200の構成ポリマーの重合性基を介した架橋反応を触媒する。例えば、構成ポリマーがエポキシ基を含有する場合、第2の光酸発生剤から放出された酸によりエポキシのカチオン重合が開始し、クラッドフィルム材料200の内部に架橋構造が形成され、クラッド層210の強度が向上する。また、隣接するコア層110の構成ポリマーに当該架橋反応に関与し得る重合性基(例、エポキシ基)が含まれる場合、上記カチオン重合がコア層110にも及び、クラッド層210とコア層110との間に架橋構造が形成され、それらの間の密着性が向上する。   Next, the entire surface of the laminate 230 is irradiated with a second ultraviolet light having a wavelength that includes the second absorption maximum wavelength but does not include the first absorption maximum wavelength, using the wavelength cut filter 220, for example. The film material 200 is converted into the clad layer 210 and the adhesion between the core layer 110 and the clad layer 210 is improved. For example, when the first absorption maximum wavelength is less than 300 nm and the second absorption maximum wavelength is 300 nm or more, the entire surface of the stacked body 230 can be irradiated with second ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or more. By the entire irradiation of the second ultraviolet light, acid is released from the second photoacid generator contained in the clad film material 200. On the other hand, since the first photoacid generator contained in the core layer 110 is substantially insensitive to the second ultraviolet light, the refractive index of the core portion 101 does not change or decrease (clad). The acid released from the second photoacid generator catalyzes the crosslinking reaction via the polymerizable group of the constituent polymer of the clad film material 200. For example, when the constituent polymer contains an epoxy group, the cationic polymerization of the epoxy is initiated by the acid released from the second photoacid generator, and a crosslinked structure is formed inside the clad film material 200. Strength is improved. In addition, when the constituent polymer of the adjacent core layer 110 includes a polymerizable group (eg, epoxy group) that can participate in the cross-linking reaction, the cationic polymerization extends to the core layer 110 and the cladding layer 210 and the core layer 110. A cross-linked structure is formed between them and the adhesion between them is improved.

第2の紫外光の照射量は、10〜1000J/cm程度であるのが好ましく、10〜500J/cm程度であるのがより好ましく、10〜300J/cm程度であるのがさらに好ましい。これにより、第2の光酸発生剤を確実に活性化させることができる。 Irradiation of the second ultraviolet light is preferably in the range of about 10~1000J / cm 2, more preferably about 10~500J / cm 2, even more preferably about 10~300J / cm 2 . Thereby, a 2nd photo-acid generator can be activated reliably.

その後、必要に応じて、積層体230に対して加熱処理を施してクラッド層210の架橋反応を完了させる。この加熱処理は、加圧することなくバッチ処理(オーブン加熱)で複数の積層体230を同時に処理することが可能であるため、光導波路240の生産性が向上する。加熱温度は、特に限定されないが、100〜180℃程度であるのが好ましく、120〜150℃程度であるのがより好ましい。また、加熱時間は、架橋(硬化)反応を十分に停止し得るように設定され、特に限定されないが、30〜120分程度であるのが好ましく、45〜90分程度であるのがより好ましい。   Thereafter, if necessary, the laminated body 230 is subjected to a heat treatment to complete the crosslinking reaction of the clad layer 210. In this heat treatment, a plurality of laminated bodies 230 can be simultaneously processed by batch processing (oven heating) without applying pressure, so that the productivity of the optical waveguide 240 is improved. Although heating temperature is not specifically limited, It is preferable that it is about 100-180 degreeC, and it is more preferable that it is about 120-150 degreeC. The heating time is set so as to sufficiently stop the crosslinking (curing) reaction, and is not particularly limited, but is preferably about 30 to 120 minutes, and more preferably about 45 to 90 minutes.

図16に、上述の光導波路と発光素子および/または受光素子とを含む光導波路モジュール350を示す。図16に示したように、本発明による光導波路モジュール350は、上部クラッド層351、コア部352、下部クラッド層353および中空ミラー構造体354を含む光導波路と、該光導波路に支持部材357によって搭載された発光素子および/または受光素子355とを含む。本発明による中空ミラー構造体のミラー面によって、発光素子355の発光部356から上部クラッド層351を透過して光導波路のコア部352へ入射する光、または光導波路のコア部352から上部クラッド層351を透過して受光素子355の受光部356へ出射する光、の光路LPが略垂直方向に変換される。このような光導波路モジュールにおける発光素子および/または受光素子については、特開2005−321560号公報、特開2004−193610号公報および特開平9−148621号公報を参照されたい。   FIG. 16 shows an optical waveguide module 350 including the above-described optical waveguide and a light emitting element and / or a light receiving element. As shown in FIG. 16, the optical waveguide module 350 according to the present invention includes an optical waveguide including an upper cladding layer 351, a core portion 352, a lower cladding layer 353, and a hollow mirror structure 354, and a support member 357 on the optical waveguide. And a light emitting element and / or a light receiving element 355 mounted thereon. By the mirror surface of the hollow mirror structure according to the present invention, light that passes through the upper cladding layer 351 from the light emitting portion 356 of the light emitting element 355 and enters the core portion 352 of the optical waveguide, or from the core portion 352 of the optical waveguide to the upper cladding layer. The optical path LP of the light that passes through 351 and is emitted to the light receiving unit 356 of the light receiving element 355 is converted into a substantially vertical direction. For light-emitting elements and / or light-receiving elements in such an optical waveguide module, refer to JP-A-2005-321560, JP-A-2004-193610, and JP-A-9-148621.

図17に、上述の光導波路モジュールと電気回路基板とを含む光素子実装基板360を示す。図17に示したように、本発明による光素子実装基板360は、光導波路モジュールAと電気回路基板Bとを含む。図17に示したように、光導波路モジュールAは、上部クラッド層361、コア部362、下部クラッド層363および中空ミラー構造体364を含む光導波路と、該光導波路に金属突起部367および電極パッド368を介して搭載された発光素子および/または受光素子365とを含む。電気回路基板Bに形成された導体回路369は、金属突起部367および電極パッド368を介して発光素子および/または受光素子365と電気的に接続されている(図示なし)。光素子実装基板360の動作としては、例えば、導体回路369が発光素子365に電気信号を出力すると、その電気信号を発光素子365が光信号に変換し、その光信号を発光部366から出射する。出射された光信号は、上部クラッド層361を透過し、中空ミラー構造体364のミラー面によって光路LPが略垂直方向に変換されて光導波路のコア部362へ入射する。その後、入射した光信号はコア部362内を伝搬し、別の中空ミラー構造体364(図示なし)のミラー面によって光路LPが略垂直方向に変換され、上部クラッド層361を透過して別の受光素子365の受光部366へ入射する。受光素子365に入射した光信号は、電気信号に変換されて別の導体回路369(図示なし)に入力される。このようにして、2つの導体回路の間で光信号が高速伝送される。このような光素子実装基板の詳細については、例えば、特開2000−199827号公報を参照されたい。   FIG. 17 shows an optical element mounting board 360 including the above-described optical waveguide module and an electric circuit board. As shown in FIG. 17, the optical element mounting board 360 according to the present invention includes an optical waveguide module A and an electric circuit board B. As shown in FIG. 17, the optical waveguide module A includes an optical waveguide including an upper cladding layer 361, a core portion 362, a lower cladding layer 363, and a hollow mirror structure 364, and a metal protrusion 367 and an electrode pad on the optical waveguide. A light emitting element and / or a light receiving element 365 mounted via 368. The conductor circuit 369 formed on the electric circuit board B is electrically connected to the light emitting element and / or the light receiving element 365 via the metal protrusion 367 and the electrode pad 368 (not shown). As an operation of the optical element mounting substrate 360, for example, when the conductor circuit 369 outputs an electrical signal to the light emitting element 365, the light emitting element 365 converts the electrical signal into an optical signal and emits the optical signal from the light emitting unit 366. . The emitted optical signal passes through the upper clad layer 361, the optical path LP is converted into a substantially vertical direction by the mirror surface of the hollow mirror structure 364, and enters the core portion 362 of the optical waveguide. Thereafter, the incident optical signal propagates in the core part 362, the optical path LP is converted into a substantially vertical direction by the mirror surface of another hollow mirror structure 364 (not shown), passes through the upper cladding layer 361, The light enters the light receiving portion 366 of the light receiving element 365. The optical signal incident on the light receiving element 365 is converted into an electrical signal and input to another conductor circuit 369 (not shown). In this way, an optical signal is transmitted at high speed between the two conductor circuits. For details of such an optical element mounting substrate, refer to, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-199827.

図18(A)〜(C)に、上述の光素子実装基板において、光導波路モジュールが、発光素子および/または受光素子の電極と電気回路基板の電極との間に電気導通を提供するためのレセプター構造を有するもの370を示す。このようなレセプター構造を設けたことにより、実装精度が高く、光の伝搬損失が低減され、さらには光素子の受発光部と光導波路のコア部との距離が短くなるため、光の伝搬効率が向上し、光素子実装基板の薄型化にも寄与する。図18(A)に示した態様では、光導波路モジュールは、上部クラッド層371、コア部372、下部クラッド層373および中空ミラー構造体374を含む光導波路と、該光導波路に金属突起部377を介して搭載された発光素子および/または受光素子375とを含む。光導波路には、金属突起部377を受容するに十分な大きさのレセプター構造部(貫通孔)が形成されている。電気回路基板に形成された導体回路379は、レセプター構造部に受容された金属突起部377を介して、発光素子および/または受光素子375と電気的に接続されている。図18(A)に示した態様では、光導波路モジュールと電気回路基板とが導電性接着剤378により接合されている。図18(B)に示した態様は、レセプター構造部に、導体部の高さを確保するために導体ポスト380を部分的に設けた点で、図18(A)に示した態様と異なる。さらに、図18(C)に示した態様は、導体ポスト380がレセプター構造部の全部に形成されており、発光素子および/または受光素子375が金属突起部を有しない点で、図18(A)に示した態様と異なる。図18(A)〜(C)に示した光素子実装基板370の基本動作については、先に図17を参照して説明した光素子実装基板360の動作と同様である。このようなレセプター構造部を具備した光素子実装基板の詳細については、本件出願人による特願2006−149743(平成18年5月30日出願、発明の名称「光素子実装用基板、光回路基板及び光素子実装基板」)を参照されたい。   18A to 18C, in the above-described optical element mounting substrate, the optical waveguide module provides electrical conduction between the electrode of the light emitting element and / or the light receiving element and the electrode of the electric circuit board. One having a receptor structure 370 is shown. By providing such a receptor structure, mounting accuracy is high, light propagation loss is reduced, and further, the distance between the light receiving and emitting part of the optical element and the core part of the optical waveguide is shortened, so that the light propagation efficiency This contributes to reducing the thickness of the optical element mounting substrate. 18A, the optical waveguide module includes an optical waveguide including an upper cladding layer 371, a core portion 372, a lower cladding layer 373, and a hollow mirror structure 374, and a metal protrusion 377 on the optical waveguide. A light emitting element and / or a light receiving element 375 mounted thereon. In the optical waveguide, a receptor structure (through hole) having a size sufficient to receive the metal protrusion 377 is formed. The conductor circuit 379 formed on the electric circuit board is electrically connected to the light emitting element and / or the light receiving element 375 via a metal protrusion 377 received in the receptor structure. In the embodiment shown in FIG. 18A, the optical waveguide module and the electric circuit board are joined by the conductive adhesive 378. The mode shown in FIG. 18 (B) is different from the mode shown in FIG. 18 (A) in that a conductor post 380 is partially provided in the receptor structure to ensure the height of the conductor. Furthermore, the mode shown in FIG. 18C is that the conductor post 380 is formed on the entire receptor structure portion, and the light emitting element and / or the light receiving element 375 does not have a metal protrusion. It is different from the embodiment shown in FIG. The basic operation of the optical element mounting substrate 370 shown in FIGS. 18A to 18C is the same as the operation of the optical element mounting substrate 360 described above with reference to FIG. The details of the optical device mounting board having such a receptor structure are described in Japanese Patent Application No. 2006-149743 (filed on May 30, 2006, entitled “Optical Device Mounting Board, Optical Circuit Board” filed by the present applicant). And the optical element mounting substrate ”).

以下、本発明をより具体的に説明するための実施例を提供する。
実施例1
1.中空ミラー構造体を有するコア層の調製
<ヘキシルノルボルネン(HxNB)/ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(diPhNB)系コポリマーの合成>
HxNB(CAS番号第22094−83−3番)(9.63g、0.054モル)、diPhNB(CAS番号第376634−34−3番)(40.37g、0.126モル)、1−ヘキセン(4.54g、0.054モル)およびトルエン(150g)を、ドライボックス内の500mL容シーラムボトルに入れて混合し、さらにオイルバスにおいて80℃に加熱しながら撹拌して溶液とした。この溶液に、Pd1446(1.04×10−2g、7.20×10−6モル)およびN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(DANFABA)(2.30×10−2g、2.88×10−5モル)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液(0.1mL)の形態で添加した。添加後の混合物を、マグネチックスターラで80℃において2時間撹拌した。その後反応混合物(トルエン溶液)をより大きなビーカーに移し変え、これに貧溶媒であるメタノール(1L)を滴下すると、繊維状の白色固形分が沈殿した。固形分をろ過して集めて60℃のオーブン内で真空乾燥させたところ、乾燥質量19.0g(収率38%)の生成物が得られた。生成物の分子量をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC:THF溶媒、ポリスチレン換算)で測定したところ、質量平均分子量(Mw)=118,000および数平均分子量(Mn)=60,000であった。生成物をH−NMRで測定し、下記構造式で表されるHxNB/diPhNB系コポリマー(x=0.32、y=0.68、n=5)であることを同定した。このコポリマーの屈折率をプリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmにおいて、TEモードが1.5695、そしてTMモードが1.5681であった。
Hereinafter, an example for explaining the present invention more concretely is provided.
Example 1
1. Preparation of core layer having hollow mirror structure <Synthesis of hexyl norbornene (HxNB) / diphenylmethylnorbornene methoxysilane (diPhNB) copolymer>
HxNB (CAS number 22094-83-3) (9.63 g, 0.054 mol), diPhNB (CAS number 376634-34-3) (40.37 g, 0.126 mol), 1-hexene ( 4.54 g, 0.054 mol) and toluene (150 g) were mixed in a 500 mL sealam bottle in a dry box, and further stirred while heating to 80 ° C. in an oil bath to obtain a solution. To this solution was added Pd1446 (1.04 × 10 −2 g, 7.20 × 10 −6 mol) and N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (DANFABA) (2.30 × 10 −2 ). g, 2.88 × 10 −5 mol) was added in the form of a concentrated dichloromethane solution (0.1 mL), respectively. The mixture after addition was stirred with a magnetic stirrer at 80 ° C. for 2 hours. Thereafter, the reaction mixture (toluene solution) was transferred to a larger beaker and methanol (1 L), which is a poor solvent, was added dropwise thereto to precipitate a fibrous white solid. The solid content was collected by filtration and vacuum dried in an oven at 60 ° C. to obtain a product having a dry mass of 19.0 g (yield 38%). When the molecular weight of the product was measured by gel permeation chromatography (GPC: THF solvent, polystyrene conversion), the mass average molecular weight (Mw) was 118,000 and the number average molecular weight (Mn) was 60,000. The product was measured by 1 H-NMR and identified as a HxNB / diPhNB-based copolymer (x = 0.32, y = 0.68, n = 5) represented by the following structural formula. When the refractive index of this copolymer was measured by the prism coupling method, the TE mode was 1.5695 and the TM mode was 1.5681 at a wavelength of 633 nm.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

<コア用ワニスの調製>
イエローライト下、上記HxNB/diPhNB系コポリマーをメシチレンに溶解して10wt%のコポリマー溶液(30g)を調製した。これとは別に、100mL容ガラス瓶に、HxNB(42.03g、0.24モル)およびビス−ノルボルネンメトキシジメチルシラン(SiX、CAS番号第376609−87−9番)(7.97g、0.026モル)を入れ、さらに2種類の酸化防止剤[Ciba社製Irganox1076(0.5g)およびIrgafos168(0.125g)]を加えてモノマー酸化防止剤溶液を得た。上記のコポリマー溶液30.0gに、上記のモノマー酸化防止剤溶液3.0gと、Pd(PCy(OAc)(Pd785)(4.95×10−4g、6.29×10−7モル、メチレンクロライド0.1mL中)と、吸収極大波長220nmの第1の光酸発生剤[RHODORSIL(登録商標)PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)(2.55×10−3g、2.51×10−6モル、メチレンクロライド0.1mL中)とを加えて均一に溶解させた後、細孔径0.2μmのフィルターでろ過してコア用ワニスを調製した。
<Preparation of core varnish>
Under yellow light, the HxNB / diPhNB copolymer was dissolved in mesitylene to prepare a 10 wt% copolymer solution (30 g). Separately, in a 100 mL glass bottle, HxNB (42.03 g, 0.24 mol) and bis-norbornenemethoxydimethylsilane (SiX, CAS No. 376609-87-9) (7.97 g, 0.026 mol) ) Were added, and two types of antioxidants [Irganox 1076 (0.5 g) and Irgafos 168 (0.125 g) manufactured by Ciba) were added to obtain a monomer antioxidant solution. To 30.0 g of the above copolymer solution, 3.0 g of the above monomer antioxidant solution and Pd (PCy 3 ) 2 (OAc) 2 (Pd785) (4.95 × 10 −4 g, 6.29 × 10 − 7 mol in 0.1 mL of methylene chloride) and a first photoacid generator [RHODORSIL (registered trademark) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2)] (2.55 × 10 − 3 g, 2.51 × 10 −6 mol, in 0.1 mL of methylene chloride) was added and dissolved uniformly, and then filtered through a filter having a pore diameter of 0.2 μm to prepare a core varnish.

<コア層(単層光導波路要素フィルム)の作製>
厚さ250μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの上に、コア用ワニス10gを注ぎ、これをドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてコア用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚さ70μm)。この塗膜をPETフィルムと共にホットプレート上に配置して50℃で45分間加熱することによりトルエンを蒸発させて厚さ50μmの乾燥塗膜を得た。この乾燥塗膜に、クラッド部に対応する所定の開口パターンを有するフォトマスクを通して、高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプを用いて波長300nm未満または365nm以下の第1の紫外光を照射した(照射量500mJ/cm)。照射後の塗膜をオーブンに入れ、最初に50℃で30分間、続いて85℃で30分間、その後150℃で60分間の加熱処理を施した。最初の50℃で10分間加熱した時点で、塗膜内の導波路パターンを目視で確認することができた。加熱処理後、塗膜をPETフィルムから剥離してコア層(単層光導波路要素フィルム)とした。
<Preparation of core layer (single-layer optical waveguide element film)>
On a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 250 μm, 10 g of the core varnish was poured, and the core varnish was spread with a doctor blade to form a coating film (before drying). Thickness of 70 μm). This coating film was placed on a hot plate together with a PET film and heated at 50 ° C. for 45 minutes to evaporate toluene, thereby obtaining a dry coating film having a thickness of 50 μm. This dried coating film was irradiated with a first ultraviolet light having a wavelength of less than 300 nm or less than 365 nm using a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp through a photomask having a predetermined opening pattern corresponding to the cladding portion (irradiation amount: 500 mJ / cm 2 ). The film after irradiation was placed in an oven, and was first subjected to heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes, then at 85 ° C. for 30 minutes, and then at 150 ° C. for 60 minutes. At the time of heating for 10 minutes at the first 50 ° C., the waveguide pattern in the coating film could be visually confirmed. After the heat treatment, the coating film was peeled from the PET film to form a core layer (single-layer optical waveguide element film).

<エキシマレーザーの調整>
上記コア層に、図3に示したような中空ミラー構造体を形成するのに先立ち、エキシマレーザー装置(ATL LaserTechnik社製、ATLEX−300SI)を以下のように調整した。エキシマレーザー装置に設けられたチャンバー内の圧力を、一旦10ミリバール以下になるまで排気した後、上記チャンバー内にArFプレミックスガス(Ar:4.13%、F:0.17%、ネオンガス:残部)を6500ミリバールになるまで充填した。上記エキシマレーザー装置において、レーザー光は、レンズを介して集光された後、1000×1000μmの角穴が加工されたステンレスマスクを通ることでさらに縮小投影されて最終的に照射エリアが実質100×100μmになるように調整した。周波数100Hzでエキシマレーザーを発振させ、(上記マスクを通り)最終的に加工面に到達したレーザー光の出力をパワーメーター(OPHIR Japan株式会社製、PE50−DIF−U)で測定したところ、3.5mWであった。
<Excimer laser adjustment>
Prior to forming the hollow mirror structure as shown in FIG. 3 on the core layer, an excimer laser device (ATLEX-300SI, manufactured by ATL LaserTechnik) was adjusted as follows. After exhausting the pressure in the chamber provided in the excimer laser device to 10 mbar or less, ArF premixed gas (Ar: 4.13%, F 2 : 0.17%, neon gas: The remainder) was filled to 6500 mbar. In the excimer laser device, the laser light is condensed through a lens, and then further projected through a stainless steel mask in which a 1000 × 1000 μm square hole is processed, so that the final irradiation area is substantially 100 ×. It adjusted so that it might be set to 100 micrometers. When an excimer laser was oscillated at a frequency of 100 Hz and the output of the laser beam finally reaching the processing surface (through the mask) was measured with a power meter (PE50-DIF-U, manufactured by OPHIR Japan), 3. It was 5 mW.

<ミラー加工>
上記コア層(単層光導波路要素フィルム)(厚さ50μm、コア幅50μm)のミラー加工面とは反対側の面を、粘着性を有する基盤(マジックレジン:トーヨーコーポレーション株式会社製)上に貼り付けた。その基盤を、エキシマレーザー装置の微動ステージ上に配置し、基盤の固定面を吸引して固定した。次いで、3層導波路のコア部の長手方向と微動ステージの可動方向とが一致するようにステージを回転させてアライメントを調整した後、レーザー照射エリア(100×100μm)の中心がコア部の中心にくるように調整した。次いで、コア部のミラー加工部位に、アシストガスとしてHeガスを2.0L/分で流しながら、微動ステージを光路方向に16μm/秒で150μm移動させ、その間に周波数100Hzのレーザーを照射した。照射後、コア層をコア部に沿って切断し、その断面を観察したところ、コア層が画定する平面に対して45度の傾斜が形成されていた。また、その傾斜面(ミラー面)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、ミラー面に堆積したスミア(炭化したレーザー融除物)はほとんど認められず、ミラー面は非常に平滑であった。
<Mirror processing>
The surface opposite to the mirror processed surface of the core layer (single-layer optical waveguide element film) (thickness 50 μm, core width 50 μm) is pasted on an adhesive substrate (Magic Resin: manufactured by Toyo Corporation) I attached. The base was placed on a fine movement stage of an excimer laser device, and the fixed surface of the base was sucked and fixed. Next, after adjusting the alignment by rotating the stage so that the longitudinal direction of the core portion of the three-layer waveguide coincides with the movable direction of the fine movement stage, the center of the laser irradiation area (100 × 100 μm) is the center of the core portion. It was adjusted to come to. Next, while flowing He gas as an assist gas at a flow rate of 2.0 L / min to the mirror processing part of the core part, the fine movement stage was moved 150 μm at 16 μm / second in the optical path direction, and a laser with a frequency of 100 Hz was irradiated in the meantime. After the irradiation, the core layer was cut along the core portion and the cross section was observed. As a result, an inclination of 45 degrees with respect to the plane defined by the core layer was formed. Further, when the inclined surface (mirror surface) was observed with a scanning electron microscope (SEM), almost no smear (carbonized laser ablation) deposited on the mirror surface was observed, and the mirror surface was very smooth. It was.

2.クラッドフィルム材料の調製
<デシルノルボルネン(DeNB)/メチルグリシジルエーテルノルボルネン(AGENB)系コポリマーの合成>
DeNB(CAS番号第22094−85−5番)(16.4g、0.07モル)、AGENB(CAS番号第3188−75−8番)(5.41g、0.03モル)およびトルエン(58.0g)を、ドライボックス内の500mL容シーラムボトルに入れて混合し、さらにオイルバスにおいて80℃に加熱しながら撹拌して溶液とした。この溶液に、(η−トルエン)Ni(C(0.69g、0.0014モル)のトルエン溶液(5g)を添加した。添加後の混合物を、マグネチックスターラで室温において4時間撹拌した。その混合物に、トルエン(87.0g)を加えて激しく撹拌した。その後反応混合物(トルエン溶液)をより大きなビーカーに移し変え、これに貧溶媒であるメタノール(1L)を滴下すると、繊維状の白色固形分が沈殿した。固形分をろ過して集めて60℃のオーブン内で真空乾燥させたところ、乾燥質量17.00g(収率87%)の生成物が得られた。生成物の分子量をGPC(THF溶媒、ポリスチレン換算)で測定したところ、Mw=75,000およびMn=30,000であった。生成物をH−NMRで測定し、下記構造式で表されるDeNB/AGENB系コポリマー(x=0.77、y=0.23、n=10)であることを同定した。このコポリマーの屈折率をプリズムカップリング法で測定したところ、波長633nmにおいて、TEモードが1.5153、そしてTMモードが1.5151であった。
2. Preparation of Cladding Film Material <Synthesis of Decyl Norbornene (DeNB) / Methyl Glycidyl Ether Norbornene (AGENB) Copolymer>
DeNB (CAS number 22094-85-5) (16.4 g, 0.07 mol), AGENB (CAS number 3188-75-8) (5.41 g, 0.03 mol) and toluene (58. 0 g) was placed in a 500 mL sealam bottle in a dry box and mixed, and further stirred while heating to 80 ° C. in an oil bath to obtain a solution. To this solution was added a toluene solution (5 g) of (η 6 -toluene) Ni (C 6 F 5 ) 2 (0.69 g, 0.0014 mol). The mixture after addition was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 4 hours. To the mixture was added toluene (87.0 g) and stirred vigorously. Thereafter, the reaction mixture (toluene solution) was transferred to a larger beaker and methanol (1 L), which is a poor solvent, was added dropwise thereto to precipitate a fibrous white solid. The solid content was collected by filtration and vacuum dried in an oven at 60 ° C. to obtain a product having a dry mass of 17.00 g (yield 87%). When the molecular weight of the product was measured by GPC (THF solvent, polystyrene conversion), Mw = 75,000 and Mn = 30,000. The product was measured by 1 H-NMR and identified as a DeNB / AGENB copolymer (x = 0.77, y = 0.23, n = 10) represented by the following structural formula. When the refractive index of the copolymer was measured by the prism coupling method, the TE mode was 1.5153 and the TM mode was 1.5151 at a wavelength of 633 nm.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

<クラッド用ワニスの調製>
イエローライト下、上記コポリマー10gを脱水トルエンに溶解して20wt%のコポリマー溶液(50g)を調製した。この溶液に、2種類の酸化防止剤[Ciba社製Irganox1076(0.01g)およびIrgafos168(0.0025g)]と吸収極大波長335nmの第2の光酸発生剤(東洋インキ製造社製TAG−382、0.2g)とを加えて均一に溶解させた後、細孔径0.2μmのフィルターでろ過してクラッド用ワニスを調製した。
<Preparation of clad varnish>
Under yellow light, 10 g of the copolymer was dissolved in dehydrated toluene to prepare a 20 wt% copolymer solution (50 g). To this solution, two types of antioxidants [Irganox 1076 (0.01 g) and Irgafos 168 (0.0025 g) manufactured by Ciba) and a second photoacid generator (TAG-382 manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) having an absorption maximum wavelength of 335 nm. 0.2 g), and uniformly dissolved, followed by filtration with a filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a cladding varnish.

<クラッドフィルム材料の作製>
水平台の上に配置した厚さ100μmのPETフィルムの上に、クラッド用ワニス10gを注ぎ、ドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてクラッド用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚さ30μm)。この塗膜をPETフィルムと共に乾燥機に入れて50℃で15分間加熱することによりトルエンを蒸発させて厚さ20μmの乾燥塗膜を得た。その後、乾燥塗膜をPETフィルムから剥離してクラッドフィルム材料とした。
<Production of clad film material>
10 g of clad varnish was poured onto a PET film having a thickness of 100 μm arranged on a horizontal base, and spread with a doctor blade so as to have a substantially constant thickness to form a coating film of clad varnish (dried) Previous thickness 30 μm). This coating film was put into a dryer together with a PET film and heated at 50 ° C. for 15 minutes to evaporate toluene to obtain a dried coating film having a thickness of 20 μm. Thereafter, the dried coating film was peeled from the PET film to obtain a clad film material.

3.3層光導波路の一括製造
中空ミラー構造体を有する上記コア層(大きさ20×20cm)の各面に上記クラッドフィルム材料(大きさ25×25cm)を1枚ずつ積層した。この3層積層体を、120℃に設定されたラミネータに投入して、0.2MPaの圧力下、5分間熱圧着させた。その後3層積層体を室温・常圧に戻し、これと高圧水銀ランプとの間に300nm以下の波長を遮蔽する波長カットフィルターとして厚さ100μmのPETフィルムを配置した。次いで、高圧水銀ランプから波長カットフィルターを通して第2の紫外光を照射した(照射量100mJ/cm)。照射後の3層積層体を、放置することなく直ちに(放置時間0分)乾燥機に入れ、150℃で30分間加熱することにより、クラッドフィルム材料の硬化(クラッド層化)およびコア層/クラッド層間の密着力強化を完了させた。その後、平均厚さ45μmの銅層(導体層)と3層積層体の間に両面テープを挿入してロールラミネートによって両者を接合し、下記の評価を行った。
3.3 Batch Manufacturing of Three-Layer Optical Waveguide The clad film material (size 25 × 25 cm) was laminated one by one on each surface of the core layer (size 20 × 20 cm) having a hollow mirror structure. This three-layer laminate was put into a laminator set at 120 ° C. and thermocompression bonded under a pressure of 0.2 MPa for 5 minutes. Thereafter, the three-layer laminate was returned to room temperature and normal pressure, and a PET film having a thickness of 100 μm was disposed between this and the high-pressure mercury lamp as a wavelength cut filter that shields wavelengths of 300 nm or less. Next, second ultraviolet light was irradiated from a high-pressure mercury lamp through a wavelength cut filter (irradiation amount: 100 mJ / cm 2 ). The three-layer laminate after irradiation is immediately put into a drier without leaving it to stand (stand time 0 minutes) and heated at 150 ° C. for 30 minutes to cure the clad film material (cladding layer) and core layer / cladding The adhesion strength between layers was completed. Thereafter, a double-sided tape was inserted between the copper layer (conductor layer) having an average thickness of 45 μm and the three-layer laminate, and both were joined by roll lamination, and the following evaluation was performed.

4.評価
<伝搬損失>
得られた3層光導波路の伝搬損失について、レーザーダイオードから発生させた光を、光ファイバーを通してコア部の一端から入力し、他端からの出力を測定し、コア部の長さを数段階の長さにカットして、各長さについて光出力を測定するカットバック法で測定した。各長さのコア部での総光損失は、下記式で表される。
総光損失(dB)=−10log(Pn/P0)
上式中、Pnは、P1、P2、…Pnの各長さのコア部の他端での測定された出力であり、P0は、光ファイバーをコア部の一端に結合する前の光ファイバーの端部における光源の測定出力である。
次に、総光損失は、図19のようにプロットされる。このデータの回帰直線は、下記式によって表わされる。
y=mx+b
上式中、mは、光伝搬損失を示し、bは、結合損失(coupling loss)を示す。実施例1の光導波路の伝搬損失は0.06dB/cmであった。
4). Evaluation <Propagation loss>
Regarding the propagation loss of the obtained three-layer optical waveguide, the light generated from the laser diode is input from one end of the core portion through the optical fiber, the output from the other end is measured, and the length of the core portion is several steps long. It measured by the cut-back method which measured the light output about each length. The total optical loss in each length of the core part is expressed by the following formula.
Total optical loss (dB) =-10 log (Pn / P0)
Where Pn is the measured output at the other end of each of the cores of length P1, P2,... Pn, and P0 is the end of the optical fiber before coupling the optical fiber to one end of the core. It is the measurement output of the light source in.
Next, the total optical loss is plotted as in FIG. The regression line of this data is expressed by the following equation.
y = mx + b
In the above equation, m represents a light propagation loss, and b represents a coupling loss. The propagation loss of the optical waveguide of Example 1 was 0.06 dB / cm.

<ミラー損失>
得られた3層光導波路のミラー部の損失について、レーザーダイオードまたは面発光型レーザ(VCSEL)から発生させた光を、光ファイバーを通してコア部の一端から入力し、ミラー傾斜部で反射してクラッド層を通り抜けてきた光の出力を測定し、下記式で表される総光損失を求めた。
総光損失(dB)=−10log(P1/P0)
上式中、P1は傾斜部上部で測定された出力であり、P0は、光ファイバーをコア部の一端に結合する前の光ファイバーの端部における光源の測定出力である。得られた総光損失から直線部分の損失および光ファイバーとコア部との結合部での損失を差し引いて、ミラー部の損失を算出した。実施例1の光導波路のミラー部の損失は0.5dB/cmであった。
<Mirror loss>
About the loss of the mirror part of the obtained three-layer optical waveguide, the light generated from the laser diode or the surface emitting laser (VCSEL) is input from one end of the core part through the optical fiber, reflected by the mirror inclined part, and clad layer The output of the light that passed through was measured, and the total light loss represented by the following formula was obtained.
Total optical loss (dB) =-10 log (P1 / P0)
In the above equation, P1 is the output measured at the upper part of the inclined portion, and P0 is the measured output of the light source at the end of the optical fiber before coupling the optical fiber to one end of the core. The loss at the mirror portion was calculated by subtracting the loss at the straight line portion and the loss at the coupling portion between the optical fiber and the core portion from the total optical loss obtained. The loss of the mirror part of the optical waveguide of Example 1 was 0.5 dB / cm.

<ミラー部の平滑性>
得られた3層光導波路のミラー部の平滑性について、共焦点レーザー顕微鏡(オリンパス社製LXET OLS−3100)を用い、3層光導波路のミラー面がほぼ水平になるように設置してミラー表面の突起物の最大高さを直接測定した。実施例1の光導波路のミラー部の平滑性は100nm未満であった。
<Smoothness of mirror part>
About the smoothness of the mirror part of the obtained three-layer optical waveguide, a confocal laser microscope (LXET OLS-3100 manufactured by Olympus) was used so that the mirror surface of the three-layer optical waveguide was almost horizontal. The maximum height of the protrusion was measured directly. The smoothness of the mirror part of the optical waveguide of Example 1 was less than 100 nm.

<引っ張り強度>
得られた3層光導波路を、JIS K7127指定の試験片の形状に切り出すに際し、試験片の中央に相当する最も狭い平行部にミラー部が配置されるようにした。この試験片の両端部を、引っ張り試験機(エー・アンド・ディ株式会社製引っ張り試験機テンシロンSTM−T−50)のチャック部に挟み、そしてクロスヘッド速度を5cm/分に保ちながら試験機を作動させて、試験片が破断するときの強度を測定した。実施例1の光導波路の引っ張り強度は500gf/cm以上であった。
<Tensile strength>
When the obtained three-layer optical waveguide was cut into the shape of the test piece specified by JIS K7127, the mirror part was arranged at the narrowest parallel part corresponding to the center of the test piece. The both ends of this test piece are sandwiched between chuck portions of a tensile tester (tensile tester Tensilon STM-T-50 manufactured by A & D Co., Ltd.) and the crosshead speed is maintained at 5 cm / min. It was actuated and the strength at which the test piece broke was measured. The tensile strength of the optical waveguide of Example 1 was 500 gf / cm or more.

<スミア発生量>
3層光導波路のミラー部(中空ミラー構造体)を形成する際に、エキシマレーザーによって融除されてミラー部に付着した微細な炭化粉塵(スミア)の発生量(付着面積)を目視で観察した。実施例1の光導波路においては、スミアはほとんど観察されなかった。
<Smear generation amount>
When forming the mirror part (hollow mirror structure) of the three-layer optical waveguide, the generation amount (attachment area) of fine carbonized dust (smear) that was ablated by the excimer laser and adhered to the mirror part was visually observed. . In the optical waveguide of Example 1, almost no smear was observed.

比較例1
コア層(単層光導波路要素フィルム)にミラー加工を施さなかったことを除き、実施例1と同様にして3層光導波路を一括製造した。次いで、この3層光導波路に対して、実施例1と同様に調整されたエキシマレーザーを用いて、以下のようにミラー加工を施した。
Comparative Example 1
A three-layer optical waveguide was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the core layer (single-layer optical waveguide element film) was not subjected to mirror processing. Next, mirror processing was applied to the three-layer optical waveguide as follows using an excimer laser adjusted in the same manner as in Example 1.

上記3層光導波路の片側の基材フィルム(PES)を剥離し、そのミラー加工面とは反対側の面を、粘着性を有する基盤(マジックレジン:トーヨーコーポレーション株式会社製)上に貼り付けた。その基盤を、エキシマレーザー装置の微動ステージ上に配置し、基盤の固定面を吸引して固定した。次いで、3層導波路のコア部の長手方向と微動ステージの可動方向とが一致するようにステージを回転させてアライメントを調整した後、レーザー照射エリア(100×100μm)の中心がコア部の中心にくるように調整した。次いで、コア部のミラー加工部位に、アシストガスとしてHeガスを2.0L/分で流しながら、微動ステージを光路方向に16μm/秒で150μm移動させ、その間に周波数100Hzのレーザーを照射した。照射後、3層光導波路をコア部に沿って切断し、その断面を観察したところ、下部クラッド層からコア層に渡り、3層光導波路が画定する平面に対して45度の傾斜が形成されていた。また、その傾斜面(ミラー面)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、ミラー面に堆積したスミア(炭化したレーザー融除物)の付着面積は実施例1より広くなったが、ミラー面は平滑であった。   The base film (PES) on one side of the three-layer optical waveguide was peeled off, and the surface opposite to the mirror processed surface was pasted on an adhesive base (Magic Resin: manufactured by Toyo Corporation). . The base was placed on a fine movement stage of an excimer laser device, and the fixed surface of the base was sucked and fixed. Next, after adjusting the alignment by rotating the stage so that the longitudinal direction of the core portion of the three-layer waveguide coincides with the movable direction of the fine movement stage, the center of the laser irradiation area (100 × 100 μm) is the center of the core portion. It was adjusted to come to. Next, while flowing He gas as an assist gas at a flow rate of 2.0 L / min to the mirror processing part of the core part, the fine movement stage was moved 150 μm at 16 μm / second in the optical path direction, and a laser with a frequency of 100 Hz was irradiated in the meantime. After irradiation, the three-layer optical waveguide was cut along the core portion, and the cross section was observed. As a result, a 45-degree inclination was formed from the lower cladding layer to the core layer with respect to the plane defined by the three-layer optical waveguide. It was. Further, when the inclined surface (mirror surface) was observed with a scanning electron microscope (SEM), the adhesion area of smear (carbonized laser ablated material) deposited on the mirror surface was larger than in Example 1, but the mirror The surface was smooth.

実施例1と同様に、伝搬損失、ミラー損失、ミラー部の平滑性、引っ張り強度およびスミア発生量を測定した。これらの測定結果を、上記実施例1の測定結果と共に、表1にまとめた。   In the same manner as in Example 1, propagation loss, mirror loss, smoothness of the mirror part, tensile strength, and amount of smear were measured. These measurement results are shown in Table 1 together with the measurement results of Example 1.

Figure 2009145867
Figure 2009145867

表1からわかるように、ミラーの性能(伝搬損失、ミラー損失、平滑性)に関しては、実施例1と比較例1の間に有意な差はない。一方、光導波路の機械的強度を代表する引っ張り強度については、実施例1は比較例1の10倍以上の値を示した。また、スミア発生量に関しては、実施例1より比較例1の方が多くなった。これは、コア層のみを融除すればよい実施例1と比べ、比較例1ではコア層のみならずクラッド層をも融除しなければならないためである。個々のスミア粒子の大きさは100nm以下であるためそれ自体平滑性に大きな影響を及ぼすものではないが、スミア発生量が多くなると、スミア粒子同士が凝集してミラー面を傷つけ、その結果ミラー損失を悪化させるおそれがある。その他、当然のことながら、実施例1のミラー面はクラッド層で密閉されているため、周囲雰囲気に暴露されている比較例1のミラー面と比べて外部からの埃や塵の付着による汚損を被りにくい。さらに、ミラー加工時のメリットとして、比較例1では上部クラッド層をも一定のテーパー角で融除するために比較的大きなマスク(コア幅の2倍以上)を要するのに対し、実施例1ではコア層のみを融除すればよいため比較的小さいマスク(コア幅の1.5倍以上)を使用することができる。   As can be seen from Table 1, there is no significant difference between Example 1 and Comparative Example 1 in terms of mirror performance (propagation loss, mirror loss, smoothness). On the other hand, with respect to the tensile strength that represents the mechanical strength of the optical waveguide, Example 1 showed a value that is 10 times or more that of Comparative Example 1. In addition, regarding the amount of smear generated, Comparative Example 1 was greater than Example 1. This is because in Comparative Example 1, not only the core layer but also the cladding layer must be ablated compared to Example 1 in which only the core layer needs to be ablated. Since the size of each smear particle is 100 nm or less, it does not affect the smoothness itself. However, if the amount of smear generated increases, the smear particles aggregate and damage the mirror surface, resulting in mirror loss. May worsen. In addition, since the mirror surface of Example 1 is sealed with the clad layer as a matter of course, the contamination caused by the adhesion of dust and dust from the outside compared to the mirror surface of Comparative Example 1 exposed to the ambient atmosphere. Hard to wear. Further, as a merit at the time of mirror processing, the comparative example 1 requires a relatively large mask (more than twice the core width) in order to ablate the upper clad layer with a constant taper angle. Since only the core layer has to be ablated, a relatively small mask (more than 1.5 times the core width) can be used.

実施例2
<コア層(単層光導波路要素フィルム)の作製>および<ミラー加工>を以下のように変更したことを除き、実施例1と同様にして、混信防止クラッド構造を有する交差型導波路形の3層光導波路を製造した。
Example 2
<Cross-waveguide type having an anti-interference clad structure> In the same manner as in Example 1, except that <production of core layer (single-layer optical waveguide element film)> and <mirror processing> were changed as follows. A three-layer optical waveguide was manufactured.

<混信防止クラッド構造を有する交差型導波路コア層の作製>
厚さ250μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの上に、コア用ワニス10gを注ぎ、これをドクターブレードでほぼ一定の厚さになるように広げてコア用ワニスの塗膜を形成させた(乾燥前の厚さ70μm)。この塗膜をPETフィルムと共にホットプレート上に配置して50℃で45分間加熱することによりトルエンを蒸発させて厚さ50μmの乾燥塗膜を得た。この乾燥塗膜に、図12(A)に示したようなコア部に対応する所定の閉口パターン(コア幅50μm:コア本数/縦12本;横12本:コアピッチ/縦125μm;横125μm:直交形)と、クラッド部および低屈折領域に対応する所定の開口パターン(低屈折領域幅5μm)を有するフォトマスクを通して、高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプを用いて波長300nm未満または365nm以下の第1の紫外光を照射した(照射量500mJ/cm)。照射後の塗膜をオーブンに入れ、最初に50℃で30分間、続いて85℃で30分間、その後150℃で60分間の加熱処理を施した。最初の50℃で10分間加熱した時点で、塗膜内の導波路パターンを目視で確認することができた。加熱処理後、塗膜をPETフィルムから剥離して、混信防止クラッド構造を有する交差型導波路コア層とした。
<Fabrication of crossed waveguide core layer with anti-interference clad structure>
On a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 250 μm, 10 g of the core varnish was poured and spread with a doctor blade so as to have a substantially constant thickness to form a coating film of the core varnish (before drying). Thickness of 70 μm). This coating film was placed on a hot plate together with a PET film and heated at 50 ° C. for 45 minutes to evaporate toluene, thereby obtaining a dry coating film having a thickness of 50 μm. A predetermined closed pattern corresponding to the core portion as shown in FIG. 12A (core width 50 μm: number of cores / vertical 12; horizontal 12: core pitch / vertical 125 μm; horizontal 125 μm: orthogonal) And a first ultraviolet having a wavelength of less than 300 nm or less than 365 nm using a high-pressure mercury lamp or metal halide lamp through a photomask having a predetermined opening pattern (low refractive area width 5 μm) corresponding to the cladding portion and the low refractive area. Light was irradiated (irradiation amount: 500 mJ / cm 2 ). The film after irradiation was placed in an oven, and was first subjected to heat treatment at 50 ° C. for 30 minutes, then at 85 ° C. for 30 minutes, and then at 150 ° C. for 60 minutes. At the time of heating for 10 minutes at the first 50 ° C., the waveguide pattern in the coating film could be visually confirmed. After the heat treatment, the coating film was peeled from the PET film to obtain a crossed waveguide core layer having a crosstalk prevention clad structure.

<ミラー加工>
上記コア層(混信防止クラッド構造を有する交差型導波路コア層)(厚さ50μm、コア幅50μm)のミラー加工面とは反対側の面を、粘着性を有する基盤(マジックレジン:トーヨーコーポレーション株式会社製)上に貼り付けた。その基盤を、エキシマレーザー装置の微動ステージ上に配置し、基盤の固定面を吸引して固定した。次いで、3層導波路のコア部の長手方向と微動ステージの可動方向とが一致するようにステージを回転させてアライメントを調整した後、レーザー照射エリア(10×70μm)の中心がコア部の交差領域の中心にくるように調整した。次いで、コア部のミラー加工部位に、アシストガスとしてHeガスを2.0L/分で流しながら、微動ステージをコア部の交差領域の対角線上に5μm/秒で70μm移動させ、その間に周波数100Hzのレーザーを照射した。照射後、その切削面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、切削面に堆積したスミア(炭化したレーザー融除物)はほとんど認められず、切削面は非常に平滑であった。
<Mirror processing>
The surface of the core layer (crossed waveguide core layer having an anti-interference clad structure) (thickness 50 μm, core width 50 μm) opposite to the mirror-processed surface is an adhesive substrate (Magic Resin: Toyo Corporation) Pasted on the company). The base was placed on a fine movement stage of an excimer laser device, and the fixed surface of the base was sucked and fixed. Next, after adjusting the alignment by rotating the stage so that the longitudinal direction of the core portion of the three-layer waveguide matches the movable direction of the fine movement stage, the center of the laser irradiation area (10 × 70 μm) intersects the core portion. Adjusted to be in the center of the area. Next, while flowing He gas as an assist gas at a flow rate of 2.0 L / min to the mirror processing portion of the core part, the fine movement stage is moved 70 μm at 5 μm / second on the diagonal line of the intersecting region of the core part, and at a frequency of 100 Hz The laser was irradiated. After irradiation, the cut surface was observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, almost no smear (carbonized laser ablation product) deposited on the cut surface was observed, and the cut surface was very smooth.

実施例1と同様に、伝搬損失、ミラー損失、ミラー部の平滑性、引っ張り強度およびスミア発生量を測定したところ、実施例2の混信防止クラッド構造を有する交差型導波路形の3層光導波路は、いずれの特性においても実施例1の光導波路と同等の特性を示した。   In the same manner as in Example 1, the propagation loss, the mirror loss, the smoothness of the mirror part, the tensile strength, and the amount of smear generated were measured. As a result, the crossed waveguide type three-layer optical waveguide having the crosstalk prevention clad structure of Example 2 was measured. In all the characteristics, the same characteristics as those of the optical waveguide of Example 1 were exhibited.

光導波路の基本構造を模式的に示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows typically the basic structure of an optical waveguide. 光導波路におけるミラー面を画定する従来構造の一例を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically an example of the conventional structure which demarcates the mirror surface in an optical waveguide. 光導波路におけるミラー面を画定する本発明による中空ミラー構造体の一例を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically an example of the hollow mirror structure body by this invention which demarcates the mirror surface in an optical waveguide. 本発明による別の態様による中空ミラー構造体を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically the hollow mirror structure by another aspect by this invention. 本発明による複数本のコア部を多条配設した光導波路を模式的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing an optical waveguide in which a plurality of core portions according to the present invention are arranged. 本発明によるコア部が分岐した光導波路を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the optical waveguide which the core part by this invention branched. 本発明による光路方向が平面内でほぼ直角に変換される光導波路を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the optical waveguide by which the optical path direction by this invention is converted into a substantially right angle in a plane. 本発明による中空ミラー構造体を具備した交差型導波路を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the crossing type | mold waveguide which comprised the hollow mirror structure by this invention. 本発明による光路の各種分岐態様を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the various branch aspects of the optical path by this invention. 本発明による中空ミラー構造体を具備した多層化交差型導波路を模式的に示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows typically the multilayered crossing type | mold waveguide which comprised the hollow mirror structure by this invention. 混信防止クラッド構造を有する交差型導波路の一例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically an example of the crossing type | mold waveguide which has an interference prevention clad structure. 混信防止クラッド構造の製造に適した方法の工程例の一部を模式的に示す平面図(A)および横断面図(B)である。It is the top view (A) and cross section (B) which show typically a part of process example of the method suitable for manufacture of an interference prevention clad structure. 本発明による中空ミラー構造体を交差型導波路の交差領域に設けるのに適した方法の工程の一部を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a part of process of the method suitable for providing the hollow mirror structure body by this invention in the cross | intersection area | region of a cross-type waveguide. 本発明による光導波路の製造に適した方法(後照射法)の工程例の一部を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically a part of process example of the method (post irradiation method) suitable for manufacture of the optical waveguide by this invention. 本発明による光導波路の製造に適した方法(後照射法)の工程例の一部を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically a part of process example of the method (post irradiation method) suitable for manufacture of the optical waveguide by this invention. 本発明による光導波路と発光素子および/または受光素子とを含む光導波路モジュール光導波路の一例を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically an example of the optical waveguide module optical waveguide containing the optical waveguide by this invention, and a light emitting element and / or a light receiving element. 本発明による光導波路モジュールと電気回路基板とを含む光素子実装基板の一例を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically an example of the optical element mounting board | substrate containing the optical waveguide module and electric circuit board | substrate by this invention. レセプター構造を有する本発明による光素子実装基板の一例を模式的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows typically an example of the optical element mounting substrate by this invention which has a receptor structure. コア部の長さの変化に伴う総光損失の変化を示すチャートである。It is a chart which shows the change of the total optical loss accompanying the change of the length of a core part.

符号の説明Explanation of symbols

1 光導波路
2 コア部
3 上部クラッド層
3’ クラッド部
4 下部クラッド層
10 光導波路
11 上部クラッド層
12 コア部
13 下部クラッド層
14 ミラー構造体
LP 光路
20 光導波路
21 上部クラッド層
22 コア部
23 下部クラッド層
24 中空ミラー構造体
31、41、51 上部クラッド層
32、42、52 コア部
33、43、53 下部クラッド層
34、44、54 中空ミラー構造体
62、72 コア部
64、74 中空ミラー構造体
82 コア部
84 中空ミラー構造体
90 光導波路
91、91’ マスク閉口部
92 コア部
92’ 交差領域
93 上部クラッド層
94 中空ミラー構造体
95 層間クラッド
96 クラッド部
97 下部クラッド層
98 レーザー照射部
100 コアフィルム材料
101 コア部
102 クラッド部
110 コア層
120 フォトマスク
200 クラッドフィルム材料
210 クラッド層
220 波長カットフィルター
230 積層体
240 光導波路
350 光導波路モジュール
351 上部クラッド層
352 コア部
353 下部クラッド層
354 中空ミラー構造体
355 発光素子および/または受光素子
356 受発光部
357 支持部材
360 光素子実装基板
361 上部クラッド層
362 コア部
363 下部クラッド層
364 中空ミラー構造体
365 発光素子および/または受光素子
366 受発光部
367 金属突起部
368 電極パッド
369 導体回路
A 光導波路モジュール
B 電気回路基板
370 レセプター構造を具備した光素子実装基板
371 上部クラッド層
372 コア部
373 下部クラッド層
374 中空ミラー構造体
375 発光素子および/または受光素子
377 金属突起部
378 導電性接着剤
379 導体回路
380 導体ポスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide 2 Core part 3 Upper clad layer 3 'Clad part 4 Lower clad layer 10 Optical waveguide 11 Upper clad layer 12 Core part 13 Lower clad layer 14 Mirror structure LP Optical path 20 Optical waveguide 21 Upper clad layer 22 Core part 23 Lower part Cladding layer 24 Hollow mirror structure 31, 41, 51 Upper cladding layer 32, 42, 52 Core part 33, 43, 53 Lower cladding layer 34, 44, 54 Hollow mirror structure 62, 72 Core part 64, 74 Hollow mirror structure Body 82 Core part 84 Hollow mirror structure 90 Optical waveguide 91, 91 ′ Mask closing part 92 Core part 92 ′ Crossing region 93 Upper cladding layer 94 Hollow mirror structure 95 Interlayer cladding 96 Cladding part 97 Lower cladding layer 98 Laser irradiation part 100 Core film material 101 Core portion 102 Clad Part 110 Core layer 120 Photomask 200 Clad film material 210 Clad layer 220 Wavelength cut filter 230 Laminate 240 Optical waveguide 350 Optical waveguide module 351 Upper clad layer 352 Core part 353 Lower clad layer 354 Hollow mirror structure 355 Light emitting element and / or Light receiving element 356 Light receiving / emitting part 357 Support member 360 Optical element mounting substrate 361 Upper cladding layer 362 Core part 363 Lower cladding layer 364 Hollow mirror structure 365 Light emitting element and / or light receiving element 366 Light receiving / emitting part 367 Metal projection 368 Electrode pad 369 Conductor circuit A Optical waveguide module B Electrical circuit board 370 Optical device mounting board provided with receptor structure 371 Upper cladding layer 372 Core part 373 Lower cladding layer 374 Hollow mirror Structure 375 Light emitting element and / or light receiving element 377 Metal protrusion 378 Conductive adhesive 379 Conductor circuit 380 Conductor post

Claims (20)

光路方向を定めるコア部を、該コア部より屈折率が低いクラッド層で包囲してなる光導波路であって、該コア部の光路方向に沿った所定の位置に、該光導波路へ入射する光または該光導波路から出射する光の光路を変換するミラー面を画定する中空ミラー構造体を設けたことを特徴とする光導波路。   An optical waveguide formed by surrounding a core portion defining an optical path direction with a cladding layer having a refractive index lower than that of the core portion, and light incident on the optical waveguide at a predetermined position along the optical path direction of the core portion An optical waveguide comprising a hollow mirror structure that defines a mirror surface for converting an optical path of light emitted from the optical waveguide. 該中空ミラー構造体の高さが該コア部の厚さと同一またはそれより大である、請求項1に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein a height of the hollow mirror structure is equal to or greater than a thickness of the core portion. 該中空ミラー構造体が設けられた該所定の位置を含む同一光路内の該所定の位置とは別の位置に追加の中空ミラー構造体を設けた、請求項1または2に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein an additional hollow mirror structure is provided at a position different from the predetermined position in the same optical path including the predetermined position where the hollow mirror structure is provided. 該中空ミラー構造体のミラー面が該光路方向に対して40〜50°の角度をなしている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein a mirror surface of the hollow mirror structure forms an angle of 40 to 50 degrees with respect to the optical path direction. 該光路方向が、該ミラー面によって、該光導波路が画定する平面に対してほぼ法線方向に変換される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical path direction is converted by the mirror surface into a substantially normal direction with respect to a plane defined by the optical waveguide. 該光導波路が、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設した光導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部毎に独立して並置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide is an optical waveguide in which a plurality of core parts are arranged at a narrow interval at a narrow interval, and the hollow mirror structures are juxtaposed independently for each core part. The optical waveguide according to any one of the above. 該光導波路が、複数本のコア部を狭い間隔で多条配設した光導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部の2本以上にまたがる共通の中空ミラー構造体が設置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide is an optical waveguide in which a plurality of core portions are arranged at a narrow interval at a narrow interval, and a common hollow mirror structure is provided in which the hollow mirror structure extends over two or more of the core portions. The optical waveguide according to any one of claims 1 to 5. 該光導波路が、コア部が分岐した分岐型光導波路であり、分岐した各コア部の任意の位置に中空ミラー構造体が設置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路。   6. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is a branched optical waveguide with a core portion branched, and a hollow mirror structure is installed at an arbitrary position of each branched core portion. Optical waveguide. 該光路方向が、該ミラー面によって、該光導波路が画定する平面内で変換される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical path direction is converted by the mirror surface in a plane defined by the optical waveguide. 該光導波路が、複数本のコア部が交差する交差型導波路であり、かつ、該中空ミラー構造体が該コア部の交差領域の少なくとも一つに設置されている、請求項9に記載の光導波路。   10. The optical waveguide according to claim 9, wherein the optical waveguide is an intersecting waveguide in which a plurality of core portions intersect, and the hollow mirror structure is installed in at least one of the intersecting regions of the core portion. Optical waveguide. 該中空ミラー構造体が、一つの光路を該交差領域において2方向に分岐するように設置されている、請求項10に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 10, wherein the hollow mirror structure is installed so as to branch one optical path in two directions at the intersection region. 該中空ミラー構造体が、一つの光路を該交差領域において3方向に分岐するように設置されている、請求項10に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 10, wherein the hollow mirror structure is installed so as to branch one optical path in three directions in the intersecting region. 該交差型導波路が、該コア部がクラッドを介して上下に2以上重畳している多層化交差型導波路であり、かつ、上下のコア部を光接続するように配置された中空ミラー構造体が所定の位置に設置されている、請求項10〜12のいずれか1項に記載の光導波路。   A hollow mirror structure in which the intersecting waveguide is a multi-layered intersecting waveguide in which the core portion is overlapped two or more above and below via a clad, and the upper and lower core portions are optically connected The optical waveguide according to claim 10, wherein the body is installed at a predetermined position. 該交差型導波路が、該交差領域の外周部に前記コア部よりも屈折率が低い低屈折領域を設けた混信防止クラッド構造を有する、請求項10〜13のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide according to any one of claims 10 to 13, wherein the intersecting waveguide has an anti-interference clad structure in which a low refraction region having a refractive index lower than that of the core portion is provided on an outer peripheral portion of the intersecting region. Waveguide. 該光導波路が、光路方向を定めるコア部と、該コア部より屈折率が低いクラッド部とを含むコア層および該コア層の両面に積層されたクラッド層を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の光導波路。   The optical waveguide includes a core layer including a core portion that defines an optical path direction, a cladding portion having a lower refractive index than the core portion, and a cladding layer laminated on both surfaces of the core layer. The optical waveguide according to claim 1. 該コア層および該クラッド層が高分子材料から構成されている、請求項15に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 15, wherein the core layer and the clad layer are made of a polymer material. 該高分子材料が付加重合型ノルボルネンを主体とする主鎖を含む、請求項16に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 16, wherein the polymer material includes a main chain mainly composed of addition polymerization type norbornene. 請求項1〜8および15〜17のいずれか1項に記載の光導波路と発光素子および/または受光素子とを含む光導波路モジュールであって、該中空ミラー構造体と該発光素子および/または受光素子とが、該発光素子から出射した光が該中空ミラー構造体のミラー面を介して該光導波路へ入射しかつ/または該光導波路から出射した光が該中空ミラー構造体のミラー面を介して該受光素子へ入射するように位置合わせされていることを特徴とする光導波路モジュール。   An optical waveguide module comprising the optical waveguide according to any one of claims 1 to 8 and 15 to 17, and a light emitting element and / or a light receiving element, wherein the hollow mirror structure and the light emitting element and / or light receiving The light emitted from the light emitting element enters the optical waveguide via the mirror surface of the hollow mirror structure and / or the light emitted from the optical waveguide passes through the mirror surface of the hollow mirror structure. An optical waveguide module, wherein the optical waveguide module is aligned so as to enter the light receiving element. 請求項18に記載の光導波路モジュールと電気回路基板とを含む光素子実装基板。   An optical element mounting board comprising the optical waveguide module according to claim 18 and an electric circuit board. 該光導波路モジュールが、該発光素子および/または受光素子の電極と該電気回路基板の電極との間に電気導通を提供するためのレセプター構造を有する、請求項19に記載の光素子実装基板。   20. The optical element mounting substrate according to claim 19, wherein the optical waveguide module has a receptor structure for providing electrical conduction between an electrode of the light emitting element and / or a light receiving element and an electrode of the electric circuit board.
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