JP2009265340A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形成されるコア部の表面のうねりを低減し、また、表層部の気泡やボイドの混入を低減させることにより、コア部の表面を平滑化させて、低光損失の光導波路を製造することを目的とする。
【解決手段】下部クラッド層２表面に感光性高分子材料からなるコア材料層３を形成する工程、コア材料層３に熱処理を施すことによりコア材料層３の表面が平滑になるように粘度を低下させる工程、及び、熱処理されたコア材料層３に対してコア部５を形成するための所定形状のパターン露光をする工程を含む光導波路１０の製造方法による。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路を製造する方法に関する。

近年、通信インフラの急速な広帯域化やコンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な向上に伴い、高速な情報伝送路を有する情報処理回路基材のニーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号の伝送速度限界を突破する一つの手段として、光信号による伝送が考えられている。このような光信号を伝送するための情報処理回路基材として、安価で加工が容易である点から、ポリマーにより形成された光導波路（ポリマー光導波路）が注目されている。

ポリマー光導波路の一般的な工法のひとつとして、下記特許文献１または非特許文献１に開示されたような感光性の高分子材料をフォトリソグラフィによってパターニングする工法が知られている。その概略を、以下に説明する。

はじめに、クラッド層が形成された基材の表面に感光性の高分子材料からなるフィルム層を形成する。そして、形成された感光性の高分子材料のフィルム層に対して、所望のパターンが形成されたフォトマスクを介して、紫外線等のエネルギー線を照射することによりコア部を形成したい部分を硬化させる。そして、現像することによりコア部を形成する。そして、形成されたコア部はクラッド用の材料でさらに被覆される。

上記感光性の高分子材料からなるフィルム層の形成は、液状樹脂、または、固体樹脂を溶剤に溶かして作製したワニスをスピンコートやディップコートによって、クラッド層が形成された基材の表面にコーティングし、さらに必要に応じて乾燥する方法や、前記ワニスを一旦ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような支持基材表面にコーティングした後、乾燥してドライフィルムを形成し、該ドライフィルムをクラッド層が形成された基材の表面にラミネートする方法等が挙げられる。
特開２００７−０８４７６５号公報 松下電工技報 Ｖｏｌ.５４ Ｎｏ.３ 「光・電気複合フレキシブルプリント配線板」（２００６年９月発行）

上記感光性の高分子材料からなるフィルム層を形成する場合、該フィルム層の膜厚が不均一になったり、表層に気泡やボイドが混入しやすいという問題があった。そして、表層に気泡やボイドが混入した状態でコア部を形成したい部分に紫外線等のエネルギー線を照射して硬化させた場合、以下のような問題が生じる。すなわち、膜厚が不均一な場合には、膜厚の不均一さがそのままコア部表面にうねりとして残留し、このうねりが導波光を散乱させて光損失を増大させる問題を引き起こす。また、表層に気泡やボイドが混入したまま露光した場合には、露光時に光が散乱して、マスキングされた本来露光させたくない部分にまで、光が到達することにより、余分な部分まで硬化されて正確なコア部の形状が得られなくなるという問題があった。これらの結果として、光損失が増大するという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、形成されるコア部の表層部のうねりを低減し、また、表層部の気泡やボイドの混入を低減させることにより、コア部の表層部を平滑化させて、低光損失の光導波路を製造することを目的とする。

本発明の光導波路の製造方法は、下部クラッド層表面に感光性高分子材料からなるコア材料層を形成する工程、前記コア材料層に熱処理を施すことにより該コア材料層の表面が平滑になるように粘度を低下させる工程、及び、前記熱処理されたコア材料層に対してコア部を形成するための所定形状のパターン露光をする工程を含むことを特徴とする。本発明の構成によれば、下部クラッド層表面に形成されたコア材料層の所定の部分をフォトマスクを介して露光して硬化させる前に、その表層部を熱処理して表面が平滑になるように粘度を低下させる。そして、このような熱処理において、表面のうねりが表面張力により平滑化され、気泡やボイドが消失される。そして、表層部が平滑化されたコア材料層に対して、フォトマスクを介して露光することにより、表層が平滑で、また、フォトマスクで被覆された所定の領域以外の部分に余計な感光部分が形成されないような、形状安定性に優れたコア部が形成される。その結果、このようなコア部を有する光導波路においては、導波光の損失が抑制される。

前記熱処理における処理条件が、前記感光性高分子材料の粘度が１〜５００００Ｐａ・ｓｅｃになるような温度で処理する条件であることが、コア材料層の表層部の粘度が充分に低下することにより、表層の平滑化や気泡やボイドの消失が充分に進行する点から好ましい。

前記感光性高分子材料としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂と光カチオン硬化剤とを含有する樹脂組成物であることが、耐熱性の高い導波路が得られるために、プリント基板等と複合化することができる点から好ましい。

また、前記感光性高分子材料からなるコア材料層を形成する工程が、前記下部クラッド層が形成された基材の該下部クラッド層表面に、前記感光性高分子材料からなるドライフィルムを貼り合せる工程であることが好ましい。このような工程によれば、コア材料層の形成が容易であるために、工程が簡略化できる点から好ましい。なお、このようなドライフィルムは、通常、貼り合わされる際には、その貼り合せ面ではない面は保護フィルムで保護されているが、この場合には、前記熱処理は保護フィルムを剥がした状態で施すことが好ましい。

本発明によれば、表層部が平滑化されたコア部が形成される。そして、このようなコア部を形成することにより、導波光の損失が低減された光導波路が得られる。

本発明の光導波路の製造方法は、下部クラッド層表面に感光性高分子材料からなるコア材料層を形成する工程、前記コア材料層に熱処理を施すことにより該コア材料層の表面が平滑になるように粘度を低下させる工程、及び、前記熱処理されたコア材料層に対してコア部を形成するための所定形状のパターン露光をする工程を含むことを特徴とする。上記工程を添付する図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。なお、図１中、１は基材、２は下部クラッド層、３はコア材料層、４はフォトマスク、５は形成されたコア部、６は上部クラッド層である。

基材１としては、各種有機基材や無機基材が特に限定なく用いられる。有機基材の具体例としては、エポキシ基材、アクリル基材、ポリカーボネート基材、ポリイミド基材等が挙げられ、無機基材としては、シリコン基材やガラス基材等が挙げられる。また、基材上に予め回路が形成されたプリント回路基材のようなものであってもよい。

本実施形態の製造方法においては、図１（Ａ）に示すように、はじめに、基材１の表面に下部クラッド層２を形成する。

下部クラッド層２の形成方法としては、基材１の表面に、下部クラッド層２を形成するための所定の屈折率を有する硬化性樹脂材料からなる樹脂フィルムを貼り合せた後、硬化させる方法や、下部クラッド層２を形成するための液状の硬化性樹脂材料を塗布した後、硬化させる方法や、硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、硬化させる方法等が挙げられる。なお、下部クラッド層２を形成させる際には、密着性を高めるために、予め、基材１の表面をプラズマ処理等を施しておくことが好ましい。

下部クラッド層２を形成するための硬化性樹脂材料としては、後に形成されるコア部５の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が低くなるようなものが用いられる。その伝送波長における屈折率としては、例えば、１．５〜１．５５程度のものが挙げられる。

硬化性樹脂材料の種類としては、上記のような屈折率を有する、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。

下部クラッド層２の厚みは特に限定されないが、例えば、５〜１５μｍ程度であることが好ましい。

下部クラッド層２を形成するために樹脂フィルムを貼り合せた後、硬化させる具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。

はじめに、基材１表面に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを重ねるように載置した後、加熱プレスにより貼り合せる、または、基材１表面に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを、透明性の接着剤により貼り合わせる。そして、貼り合せられた樹脂フィルムに光を照射すること、または、加熱することにより硬化させる。

また、下部クラッド層２を形成するための、液状の硬化性樹脂材料、または、硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、硬化させる具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。

はじめに、基材１表面に液状の硬化性樹脂材料または硬化性樹脂材料のワニスを、スピンコート法、バーコート法、又は、ディップコート法等を用いて塗布した後、光を照射すること、または加熱することにより硬化させる。

次に、図１（Ｂ）に示すように、形成された下部クラッド層２の外表面に、感光性高分子材料からなるコア材料層３を形成する。

コア材料層３の形成方法としては、下部クラッド層２の外表面に、コア材料層３を形成するための所定の屈折率を有する感光性高分子材料からなる樹脂フィルムを貼り合せる方法や、コア材料層３を形成するための液状の感光性高分子材料を塗布する方法や、コア材料層３を形成するための感光性高分子材料のワニスを塗布した後、乾燥させる方法等が挙げられる。なお、コア材料層３を形成させる際にも、下部クラッド層２の外表面を活性化させて密着性を高めるために、予め、プラズマ処理等を施しておくことが好ましい。

ここで、感光性とは光を照射することによって変質する性質を指す。変質とは、硬化、軟化、特定溶剤にたいする溶解性の変化、又は、屈折率の変化等が挙げられる。光は紫外線に代表されるエネルギー線であるがこれに限られるものではない。コア材料層３の材料特性に応じて他波長の光を用いてもよい。

感光性高分子材料からなる樹脂フィルムとしては、半硬化状態の感光性高分子材料をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等に塗布して得られるドライフィルム等が挙げられる。なお、図２に示すように、通常、ドライフィルム２０は、保護フィルム２１により保護されている。

コア材料層３を形成するための感光性高分子材料としては、下部クラッド層２の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が高いものが用いられる。その伝送波長における屈折率としては、例えば、１．５５〜１．６程度のものが挙げられる。

コア材料層３を形成するための感光性高分子材料の種類としては、上記のような屈折率を有する、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂等を樹脂成分とする感光性材料が挙げられる。

これらの中でも特に、ビスフェノール型エポキシ樹脂と光カチオン硬化剤とを含有する樹脂組成物が、耐熱性の高い導波路が得られるために、プリント基板等と複合化することができる点から好ましい。

なお、コア材料層３と下部クラッド層２との接着性の観点から、コア材料層３を形成するための感光性高分子材料は下部クラッド層を形成するための硬化性樹脂材料と同系統のものであることが好ましい。

コア材料層３の厚みは特に限定されないが、例えば、２０〜１００μｍ程度であることが好ましい。

コア材料層３を形成するために感光性高分子材料からなる樹脂フィルムを貼り合せる具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。

はじめに、下部クラッド層２の外表面に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを重ねるように載置した後、加熱プレスにより貼り合せる、または、下部クラッド層２の外表面に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを、透明性の接着剤により貼り合わせる。

また、コア材料層３を形成するための液状の硬化性樹脂材料、または、硬化性樹脂材料のワニスを塗布する方法の具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。

はじめに、下部クラッド層２の外表面に液状の硬化性樹脂材料または硬化性樹脂材料のワニスを、スピンコート法、バーコート法、又は、ディップコート法等を用いて塗布した後、必要に応じて乾燥させる。

本実施形態の製造方法においては、コア材料層３を選択的に露光して硬化等させる前に、図１（Ｃ）に示すように、コア材料層３に熱処理を施すことにより、コア材料層３の表面の凹凸、気泡、ボイド等を消失させて平滑になるように粘度を低下させる工程を備える。このように熱処理してコア材料層３の表層部の粘度を低下させることにより、コア材料層３の表面を平滑化させたり、表層部に存在するボイドや気泡を消失させることができる。

熱処理温度は、コア材料層３の表面の凹凸、気泡、ボイド等が消失して平滑になるような粘度になる温度であれば特に限定されず、コア材料層３を形成する硬化性樹脂材料の種類によって適宜選択される。また、熱処理温度としては、コア材料層３を形成する感光性高分子材料の粘度をコーンプレート型レオメーター（ＨＡＫＫＥ社製のＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ７５、コーン径φ２０ｍｍ、角度２°）を用いて、１Ｈｚにて昇温しながら測定したときに、１〜５００００Ｐａ・ｓｅｃ、さらには５〜１００００Ｐａ・ｓｅｃになるような温度で処理することが好ましい。

なお、ドライフィルムを用いる場合は、保護フィルムを剥いた状態で熱処理することにより、表面平滑化、脱泡化の効果がより高くなる。なお、コア材料層３の表面を保護フィルムで被覆したまま熱処理する場合には、保護フィルムの耐熱性を考慮して熱処理温度を選択する必要がある。

また、熱処理時間としては、１０〜３０分間程度であることが上記効果が充分に得られる点から好ましい。

なお、熱処理の手段は特に限定されず、所定の温度に設定したオーブン中で処理する方法やホットプレートで加熱する等の方法が用いられる。

次に、図１（Ｄ）に示すように、熱処理されたコア材料層３に対して所定形状のパターン露光を行う。

露光は、フォトマスクを介して、光硬化性材料を光により変質（硬化等）させうる波長の光を必要な光量で露光する方法であれば、特に限定なく用いられうる。また、フォトマスクをコア材料層３の表面に接触するように載置して露光するコンタクト露光や、外表面に接触しないように所定の間隔を保持した状態で露光する投影型露光等、何れの露光方法を用いてもよい。なお、コンタクト露光法を用いる場合には、フォトマスクへのコア材料の付着を防ぐために、フォトマスクとコア材料層３との間にＰＥＴフィルム等からなる離型フィルムを介在させることが好ましい。なお、離型フィルムの厚みとしては、５〜１５μｍ程度のものが用いられ、離型フィルムの介在はコアパターンが存在するところを避けるように介在させる。

なお、露光条件は光硬化性材料の種類に応じて適宜選択されるが、例えば、３６５ｎｍ程度の紫外光を５００〜２５００ｍＪ露光するような条件が選ばれる。

そして露光後に、熱による後キュアを行うことも硬化を確実にする点から有効である。後キュアの条件としては、温度８０〜１６０℃程度、時間２０分〜１２０分間程度が好ましい。しかしながら特にこの範囲に限られるものでは無く、材料によって最適化することが重要であることは言うまでもない。

次に、図１（Ｅ）に示すように、所定形状のパターンの露光処理が行われたコア材料層に対して、必要に応じて、現像処理を行うことによりコア部５が形成される。なお、感光性高分子材料として、露光された部分の屈折率が変化するような材料を用いる場合には、現像処理を省略してもよい。

現像処理は、ポジ形の場合には露光されなかった部分、ネガ型の場合には露光された部分を現像液で洗い流すことにより、不要な部分を除去する工程である。

現像液としては、例えば、アセトンやイソプロピルアルコール、トルエン、エチレングリコール、または、これらを所定割合で混合させたもの等が挙げられる。さらに、例えば、特開２００７−２９２９６４号で開示されているような水系の現像液も好ましく用いられうる。現像方法としてはスプレーにより現像液を噴射する方法や超音波洗浄を利用する方法等が挙げられる。

そして、最後に、図１（Ｆ）に示すように、現像により形成されたコア部５を埋設するようにして上部クラッド層６を形成する。なお、コア材料層３の感光性高分子材料として、露光された部分の屈折率が変化するような材料を用いる場合には、露光されなかった部分が上部クラッド層の機能を果たすために、上部クラッド層６の形成を省略してもよい。

上部クラッド層６の形成方法としては、コア部５を埋設するように、上部クラッド層を形成するための液状の硬化性樹脂材料を塗布した後、光、熱等で硬化させる方法や、硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、光、熱等で硬化させる方法や、上部クラッド層を形成するための所定の屈折率を有する硬化性樹脂材料からなる樹脂フィルムを貼り合せた後、光、熱等で硬化させる方法、等が挙げられる。

上部クラッド層６を形成するための硬化性樹脂材料としては、コア部５の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が低くなるような硬化性樹脂材料であれば特に限定なく用いられ、通常は、下部クラッド層１２を形成した材料と同様の種類の硬化性樹脂材料が用いられる。

また、上部クラッド層６の厚みも特に限定されないが、コア部５の上に下部クラッド層２と同程度の厚みであることが好ましい。なお、屈折率が変化するタイプのコア材料で現像が不要な場合は、下部クラッド層と同等の厚みの上部クラッドをコア層の上に形成するのが好ましい。

このような工程を経て、図１（Ｆ）に示すような光導波路１０が形成される。

形成された光導波路１０はポリマー材料から成るコア部５とこれを被覆するクラッド層（下部クラッド層２及び上部クラッド層６）によって形成されたものであり、コア部５はクラッド層よりも屈折率が高く、内部を伝搬する光を全反射によってコア内に閉じこめるものである。このような光導波路１０は、主としてマルチモード導波路として形成される。コアのサイズは、例えば、２０〜１００μｍの矩形形状、コア部を含む層の厚みを除いた下部のクラッド層及び上部のクラッド層の厚みはそれぞれ５〜１５μｍ、コア部とクラッド層との屈折率差は０．５〜３％程度が適当であるがこれに限られるものではない。

以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明する、なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。

はじめに、本実施例でクラッド層またはコア部の形成に用いられる各エポキシフィルムの製造方法について説明する。

［製造例１：エポキシフィルムＡの作製］
ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル（東都化成（株）製「ＰＧ２０７」）７質量部、液状の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＸ８０００」）２５質量部、固形の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「ＹＬ７１７０」）２０質量部、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物（ダイセル化学工業（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」）８質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」）２質量部、フェノキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＰ５０」）２０質量部、光カチオン硬化開始剤（（株）アデカ製「ＳＰ１７０」）０．５質量部、及び、熱カチオン硬化開始剤（三新化学工業（株）製「ＳＩ−１５０Ｌ」）０．５質量部、表面調整剤（大日本インキ化学工業（株）製「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン３０質量部、ＭＥＫ７０質量部の混合溶剤に溶解した。そして、得られた溶液を、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによりエポキシ樹脂ワニスを調整した。

得られたエポキシ樹脂ワニスを厚み５０μｍのＰＥＴフィルムの上にバーコーターで塗工し、８０℃で１０分間、一次乾燥し、さらに、１２０℃で１０分間、二次乾燥することにより、厚み１５μｍのエポキシフィルムＡが得られた。エポキシフィルムＡの屈折率は５７９ｎｍの光に対して１．５４であった。そして、エポキシフィルムＡの表面は、保護フィルムとして、３５μｍの２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルムで被覆された。

［製造例２：エポキシフィルムＢの作製］
液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製「エピクロン８５０Ｓ」）４２質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００６ＦＳ」）５５質量部、フェノキシ樹脂（東都化成（株）製「ＹＰ５０」）３質量部、光カチオン硬化開始剤（（株）アデカ製「ＳＰ１７０」）１質量部、表面調整剤（大日本インキ化学工業（株）製「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン２４質量部とＭＥＫ５６質量部との混合溶剤に溶解した。そして、得られた溶液を、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することにより、エポキシ樹脂ワニスを調整した。

得られたエポキシ樹脂ワニスを製造例１と同様にしてフィルム化することにより、膜厚４０μｍのエポキシフィルムＢが得られた。エポキシフィルムＢの屈折率は５７９ｎｍの光に対して１．５９であった。そして、エポキシフィルムＢの表面は、保護フィルムとして、３５μｍのＯＰＰフィルムで被覆された。

［製造例３：エポキシフィルムＣの作製］
厚み１５μｍの代わりに、厚みを５５μｍに形成した以外は製造例１と同様にして、エポキシフィルムＣを作製した。エポキシフィルムＣの屈折率は５７９ｎｍの光に対して１．５４であった。そして、エポキシフィルムＣの表面は、保護フィルムとして、３５μｍのＯＰＰフィルムで被覆された。

［実施例１］
ポリカーボネート基材の表面に、ＯＰＰフィルムを剥離したエポキシフィルムＡを積層した。そして、得られた積層体を６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒間の条件で熱プレスすることによってラミネートした。そして、超高圧水銀ランプ用いて３６５ｎｍの波長の紫外光を２０００ｍＪを照射することによりエポキシフィルムＡを硬化させた。そして、エポキシフィルムＡ表面のＰＥＴフィルムを剥離することにより、ポリカーボネート基材表面に下部クラッド層を形成した。

次に、形成された下部クラッド層の表面にＯＰＰフィルムを剥離したエポキシフィルムＢを重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒間の条件で熱プレスすることによってラミネートした。

そして、ラミネートされたエポキシフィルムＢの表面を被覆しているＰＥＴフィルムを剥離した後、１００℃に設定したオーブン中で、２０分間の熱処理を施すことにより、エポキシフィルムＢの表面を溶融させた。そして、オーブンから取り出して冷却した。

次に、熱処理されたエポキシフィルムＢの表面に、２５０μｍ間隔で幅４０μｍ，長さ１１０ｍｍのスリットが２０本設けられたフォトマスクを密着させてマスキングした。そして、フォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて、平行光に調整された波長３６５ｎｍの紫外光を２０００ｍＪ照射することにより、エポキシフィルムＢのスリットに対応する部分を硬化させた。そして、現像液として花王（株）製「クリーンスルー」（フレオン代替の水系洗浄剤）を用いて現像することにより、コア部を形成した。

形成されたコア部の側面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。そのときのＳＥＭ写真を図３Ａに示す。

次に、形成されたコア部の表面にＯＰＰフィルムを剥離したエポキシフィルムＣを積層し、８０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で熱プレスすることによってラミネートした。そして、超高圧水銀ランプを用いて、波長３６５ｎｍの紫外光を２０００ｍＪ照射することによりエポキシフィルムＣを硬化させた。そして、エポキシフィルムＣの表面のＰＥＴフィルムを剥離することにより上部クラッド層が形成され、光導波路が得られた。得られた光導波路は以下の方法により評価された。

［評価方法］
（導波損失）
図４に示すように構成されたユニットを用いて評価した。図４中、４０は８５０ｎｍの光を出射するＬＥＤ光源、４１はＬＥＤ光源４０に結合されたシングルモードファイバ、４２は光導波路、４３はプラスチッククラッディングファイバ（ＰＣＦ）、４４はパワーメータ、４５は屈折率整合剤である。

はじめに、得られた光導波路サンプルの両端を端面研磨し、１００ｍｍ長の光導波路４２とした。そして、図４に示すように構成されたユニットのＬＥＤ光源４０から８５０ｎｍの光を入射させ、シングルモードファイバ４１を介して光導波路４２に入射させた。光導波路４２からの出射光をＰＣＦ４３を介してパワーメータ４４に入射させ、パワーメータ４４により光量を測定した。そして、２０本のコア部に対する導波損失の平均を求めたところ、０．１５ｄＢ／ｃｍであった。

（粘度測定）
熱処理温度におけるエポキシフィルムＢの粘度をコーンプレート型レオメーター（ＨＡＫＫＥ社製のＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ７５、コーン径φ２０ｍｍ、角度２°）を用いて、１Ｈｚにて昇温しながら測定した。

（平滑性等）
形成されたコア部の側面をＳＥＭを用いて１０００倍に拡大して観察し、長手方向に均等に１０点撮影したときの状態を、図３Ａで示すＳＥＭ写真を限度見本をして以下の基準で判定した。
Ａ：図３Ａ相当以上の平滑な外観を有するものが８割以上。
Ｂ：図３Ａ相当以上の平滑な外観を有するものが３割以上８割未満。
Ｃ：図３Ａ相当の平滑な外観を有するものが３割未満。

上記評価の結果を下記表１にまとめて示す。

［比較例１］
ラミネートされたエポキシフィルムＢに熱処理を施さなかった以外は実施例１と同様にして光導波路を形成した。そして、実施例１と同様にして評価した。評価結果を下記表１にまとめて示す。また、形成されたコア部の側面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。そのときのＳＥＭ写真を図３Ｂに示す。得られた光導波路の導波損失は０．３０ｄＢ／ｃｍであった。

コア材料層を熱処理することにより得られた実施例１の光導波路の導波損失は０．１５ｄＢ／ｃｍであり、コア材料層を熱処理しなかった比較例１の光導波路の導波損失０．３０ｄＢ／ｃｍの半分程度の損失になっていた。また、図３Ｂに示した比較例１の光導波路のコア部のＳＥＭ写真には、気泡やボイド、厚み方向の多数のスジ状の凸部が認められるのに対し、図３Ａに示した実施例１の光導波路のコア部のＳＥＭ写真には凸部や気泡が認められず、平滑な表面を有していた。

［実施例２〜１７］
表１及び表２に示すように熱処理条件を変えた以外は実施例１と同様にして光導波路を製造し、評価した。結果を表１及び表２に示す。

処理時間を２０分間に固定して、熱処理温度を５０〜１５０℃の範囲で偏向した実施例１〜９の結果から、エポキシ樹脂Ｂの粘度が１〜５００００Ｐａ・ｓｅｃのときには熱処理しなかった比較例１の結果に比べて、平滑性が向上し、また、導波損失も低かった。また、特には、６０〜１２０℃で熱処理したとき、すなわち、エポキシ樹脂Ｂの粘度が５〜１００００Ｐａ・ｓｅｃのときには、特に、導波損失が低かった。

［実施例１８］
ラミネートされたエポキシフィルムＢの表面を被覆しているＰＥＴフィルムを剥離してから熱処理を施す代わりに、ＰＥＴフィルムで被覆したままで１００℃、２０分間の熱処理を行い、室温まで戻した後、材料表面を覆っているＰＥＴフィルムを剥離した以外は、実施例１と同様にして光導波路を製造し、評価した。得られた光導波路の導波損失は０．２３ｄＢ／ｃｍであった。また、平滑性は「Ｂ」であった。

［実施例１９］
ポリカーボネート基材の表面に、液状の紫外線硬化型エポキシ樹脂（米ＥＭＩ社製「ＯＣ３５１５」、５７９ｎｍの光に対する屈折率１．５０）を滴下し、３００ｒｐｍで１０秒間、７００ｒｐｍで６０秒間スピンコートすることにより塗布した。そして、超高圧水銀ランプにより、波長３６５ｎｍの紫外光を２５００ｍＪ照射することにより前記エポキシ樹脂を硬化させることにより、厚み１０μｍの下部クラッド層を形成した。

次に、形成された下部クラッド層の表面に、液状の紫外線硬化型エポキシ樹脂（米ＥＭＩ社製「ＯＣ３５５３」、５７９ｎｍの光に対する屈折率１．５２）を滴下し、１４００ｒｐｍで３０秒間スピンコートして塗布することにより、厚み４０μｍのコア材料層を形成した。そして、オーブン中で、６０℃、２０分間の熱処理を施すことにより、コア材料層の粘度を低下させた。紫外線硬化型エポキシ樹脂「ＯＣ３５５３」の６０℃における粘度を測定したところ、約１Ｐａ・ｓｅｃであった。

次に、熱処理されたコア材料層の表面に、２５０μｍ間隔で幅４０μｍ，長さ１１０ｍｍのスリットが２０本設けられたフォトマスクを密着させてマスキングした。そして、フォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて、平行光に調整された波長３６５ｎｍの紫外光を２０００ｍＪ照射することにより、コア材料層のスリットに対応する部分を硬化させた。そして、花王（株）製「クリーンスルー」を用いて現像することによって、コア部を形成した。

最後に、コア材料層全体を被覆するように、７００ｒｐｍ、３０秒間の条件で紫外線硬化エポキシ樹脂「ＯＣ３５１５」をスピンコートし、超高圧水銀ランプにより、波長３６５ｎｍの紫外光を２５００ｍＪ照射することにより硬化させ、厚み１０μｍの上部クラッド層を形成して光導波路が得られた。得られた光導波路を実施例１と同様にして評価した。結果を表３に示す。

［比較例２］
熱処理を施さなかった以外は、実施例１９と同様にして光導波路を得、評価した。結果を表３に示す。

実施例１９においては、コア材料層の粘度が１Ｐａ・ｓｅｃになるような温度条件で熱処理することにより、表面の気泡やボイドが消失し、表面が平滑になった。その結果、熱処理しなかった比較例２の場合に比べて、導波損失が大幅に低減された。

図１は、本発明に係る光導波路の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。 図２は、ドライフィルムの構成を説明する模式図である。 図３Ａは実施例１において得られた光導波路のコア部の側面をＳＥＭを用いて観察したときのＳＥＭ写真である。 図３Ｂは比較例１において得られた光導波路のコア部の側面をＳＥＭを用いて観察したときのＳＥＭ写真である。 図４は、実施例の導波損失評価に用いたユニット構成の説明図である。

符号の説明

１ 基材
２ 下部クラッド層
３ コア材料層
４ フォトマスク
５ コア部
６ 上部クラッド層
１０ 光導波路
２０ ドライフィルム
２１ 保護フィルム
４０ ＬＥＤ光源
４１ シングルモードファイバ
４２ 光導波路
４３ プラスチッククラッディングファイバ
４４ パワーメータ
４５ 屈折率整合剤

Claims (5)

1. 下部クラッド層表面に感光性高分子材料からなるコア材料層を形成する工程、前記コア材料層に熱処理を施すことにより該コア材料層の表面が平滑になるように粘度を低下させる工程、及び、前記熱処理されたコア材料層に対してコア部を形成するための所定形状のパターン露光をする工程を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 前記熱処理における処理条件が、前記感光性高分子材料の粘度が１〜５００００Ｐａ・ｓｅｃになるような温度で処理する条件である請求項１に記載の光導波路の製造方法。
3. 前記感光性高分子材料が、ビスフェノール型エポキシ樹脂と光カチオン硬化剤とを含有する樹脂組成物である請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
4. 前記感光性高分子材料からなるコア材料層を形成する工程が、前記下部クラッド層が形成された基材の該下部クラッド層表面に、前記感光性高分子材料からなるドライフィルムを貼り合せる工程である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
5. 前記ドライフィルムが予め保護フィルムで保護されたものであり、該保護フィルムを剥がした後に、前記熱処理を施す請求項４に記載の光導波路の製造方法。