JP2012098672A - 光導波路の製造方法及び光導波路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コア17及びクラッド13,21を有する光導波路1の製造方法であって、未硬化のクラッド形成用の光硬化性樹脂層12を形成するクラッド形成用樹脂層形成工程、クラッド形成用樹脂層12の上に未硬化のコア形成用の光硬化性樹脂層14を形成するコア形成用樹脂層形成工程、コア形成用樹脂層14のうちコア17にするべき部分にのみ及びクラッド形成用樹脂層12のうちコアにするべき部分に対応する部分にのみ光を照射する光照射工程、及び、コア形成用樹脂層14及びクラッド形成用樹脂層12を熱処理する熱処理工程、を有する。
【選択図】図5
Description
下記配合成分を、トルエン30質量部/メチルエチルケトン70質量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過し、減圧脱泡することにより、エポキシ樹脂ワニスを調製した。このワニスをヒラノテクシード社製のコンマコータヘッドのマルチコータを用いてPETフィルム(東洋紡績社製の「A4100」)の上に塗布し、乾燥させることにより、厚みが10μm、40μm、50μmの3種類のクラッド用エポキシフィルムを作製した。
・ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル(東都化成社製の「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社製の「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社製の「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(ダイセル化学工業社製の「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社製の「エピコート1006FS」)2質量部
・フェノキシ樹脂(東都化成社製の「YP50」)20質量部
・光カチオン硬化開始剤(アデカ社製の「SP−170」)0.5質量部
・熱カチオン硬化開始剤(三新化学工業社製の「SI−150L」)0.5質量部
・表面調整剤(DIC社製の「F470」)0.1質量部
下記配合成分を、トルエン30質量部/メチルエチルケトン70質量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過し、減圧脱泡することにより、エポキシ樹脂ワニスを調製した。このワニスをヒラノテクシード社製のコンマコータヘッドのマルチコータを用いてPETフィルム(東洋紡績社製の「A4100」)の上に塗布し、乾燥させることにより、厚みが30μmのコア用エポキシフィルムを作製した。
・3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学工業社製の「セロキサイド2021P」)8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(ダイセル化学工業社製の「EHPE3150」)12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社製の「エピコート1006FS」)37質量部
・3官能エポキシ樹脂(三井化学社製の「VG−3101」)15質量部
・固形ノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製の「EPPN201」)18質量部
・液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製の「エピクロン850S」)10質量部
・光カチオン硬化開始剤(アデカ社製の「SP−170」)0.5質量部
・熱カチオン硬化開始剤(三新化学工業社製の「SI−150L」)0.5質量部
・表面調整剤(DIC社製の「F470」)0.1質量部
[端面入出力での光導波路の損失評価]
光導波路の一方の端面に、LED光源からの850nmの光を、コア径10μm、NA0.21の光ファイバーを通し、マッチングオイル(シリコーンオイル)を介して、入射する。他方の端面から出射される光のパワー(P1)を、同じマッチングオイルを介し、コア径200μm、NA0.4の光ファイバーを通して、パワーメータで測定する。また、前記2つの光ファイバーを直接突き当てて、光導波路を挿入しない状態で出射される光のパワー(P0)を、パワーメータで測定する。端面入出力での光導波路の挿入損失を、「(−10)log(P1/P0)」の計算式に基き算出する。
[ミラー入出力での光導波路の損失評価]
光導波路の一方のマイクロミラーに、LED光源からの850nmの光を、コア径10μm、NA0.21の光ファイバーを通し、マッチングオイル(シリコーンオイル)を介して、入射する。他方のマイクロミラーから出射される光のパワー(P1)を、同じマッチングオイルを介し、コア径200μm、NA0.4の光ファイバーを通して、パワーメータで測定する。また、前記2つの光ファイバーを直接突き当てて、光導波路を挿入しない状態で出射される光のパワー(P0)を、パワーメータで測定する。ミラー入出力での光導波路の挿入損失を、「(−10)log(P1/P0)」の計算式に基き算出する。
図5を参照して実施例1の光導波路1の作製を説明する。
ポリカーボネート樹脂からなる140mm×120mmの基板(帝人化成製の「パンライトPC1151」)11に酸素プラズマ処理を施した。条件は、10sccm、300W、2分30秒とした。
基板11の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした。
クラッド用エポキシフィルム12を未硬化のまま、クラッド用エポキシフィルム12の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。このとき、プラズマ処理等の表面処理は一切行わなかった。
コア用エポキシフィルム14の側に、ネガマスク22を位置決めして重ねた。ネガマスク22は、紫外線を透過しないシートに、幅30μm、長さ120mmの直線パターンのスリットが形成された構成である。コア用エポキシフィルム14の側から、超高圧水銀灯を用いて、4J/cm2の条件で、紫外光(↓)をネガマスク22を介してコア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12に照射した。コア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12のうち、ネガマスク22の直線パターンのスリットに対応する部分が露光された。さらに、140℃で2分間熱処理した。現像液として、55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業社製の「パインアルファST−100SX」)を用いて、現像処理した。現像処理には超音波洗浄機を用いた。このとき、コア−クラッド間の層間剥離は一切発生しなかった。現像処理により、コア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12のうち、未露光部分が溶解され除去された。さらに、水で仕上げ洗浄し、エアブローした後、100℃で10分間乾燥処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13が基板11の上に形成され、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に重ねて形成された。換言すれば、クラッド用エポキシフィルム12の露光部分が硬化した第1クラッド層13と、コア用エポキシフィルム14の露光部分が硬化したコア層、つまりコア17とが、相互に重なり合った状態で、基板11の上に残った。
コア層17の上及び一部の基板11の上に、厚みが50μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。さらに、140℃で60分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上及び一部の基板11の上に形成された。第2のクラッド層21は、第1クラッド層13及びコア層17を覆って埋没させるように形成された。第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(スラブ導波路:平面導波路)1が作製された。光導波路1は基板11に接合されていた。
基板11を平面視すると、つまり紫外光(↓)の照射方向から観察すると、第1クラッド層13は基板11の上に部分的に形成されていた。また、基板11を平面視すると、第1クラッド層13の輪郭形状とコア17の輪郭形状とが一致していた。
図6を参照して比較例1の光導波路1の作製を説明する。なお、実施例1と同じ又は相当する要素には同じ符号を用いる。
ポリカーボネート樹脂からなる140mm×120mmの基板(帝人化成製の「パンライトPC1151」)11の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム12に照射した。エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした後、さらに、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13が基板11の上に形成された。第1クラッド層13に酸素プラズマ処理を施した。条件は、10sccm、300W、2分30秒とした。
酸素プラズマ処理を施した第1クラッド層13の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。
コア用エポキシフィルム14の側に、ネガマスク22を位置決めして重ねた。ネガマスク22は、紫外線を透過しないシートに、幅30μm、長さ120mmの直線パターンのスリットが形成された構成である。コア用エポキシフィルム14の側から、超高圧水銀灯を用いて、4J/cm2の条件で、紫外光(↓)をネガマスク22を介してコア用エポキシフィルム14に照射した。コア用エポキシフィルム14のうち、ネガマスク22の直線パターンのスリットに対応する部分が露光された。さらに、140℃で2分間熱処理した。現像液として、55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業社製の「パインアルファST−100SX」)を用いて、現像処理した。現像処理には超音波洗浄機を用いた。このとき、コア−クラッド間の層間剥離は発生しなかった。現像処理により、コア用エポキシフィルム14のうち、未露光部分が溶解され除去された。さらに、水で仕上げ洗浄し、エアブローした後、100℃で10分間乾燥処理した。
以上により、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に形成された。
コア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に、厚みが40μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。さらに、140℃で60分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に形成された。第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(スラブ導波路:平面導波路)2が作製された。光導波路2は基板11に接合されていた。
図7を参照して実施例2の光導波路1の作製を説明する。なお、実施例1と同じ又は相当する要素には同じ符号を用いる。
厚み25μmのポリイミドフィルムの両面に厚み12μmの銅箔を積層した構成のフレキシブル両面銅張積層板(パナソニック電工社製の「FELIOS(R−F775)」)を準備した。このフレキシブル積層板の一方の面の銅箔をエッチングして電気回路を予め形成し、他方の面の銅箔を全てエッチオフして除去することにより、外形サイズが130mm×130mmのフレキシブルプリント配線基板を作製し、これをフレキシブル基板31とした。
外形サイズが140mm×140mmのガラス板(厚み2mm)32の片面に、再剥離可能な両面粘着テープ(寺岡製作所社製の「No.7692」)33の強粘着面を対接させ、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。両面粘着テープ33の弱粘着面に、フレキシブル基板31の電気回路形成面を対接させ、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。フレキシブル基板31が両面粘着テープ33を介してガラス板32に仮接着された。
フレキシブル基板31の銅箔除去面の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした。
クラッド用エポキシフィルム12の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。
図Xに示すように、ミラー形成用傾斜面16bを有する凸部16a(高さ45μm)を備えた金型16を真鍮にて作製した。金型16をコア用エポキシフィルム14の外方でミラー形成位置に位置決めした。
凸部16aがコア用エポキシフィルム14に進入するように、50℃、0.2MPa、15秒の条件で、金型16を押し込んだ。
金型16を引き抜くと、コア用エポキシフィルム14には、45°に成形された傾斜面18aを有する凹溝18bが形成されていた。
コア用エポキシフィルム14の側に、ネガマスク22を位置決めして重ねた。ネガマスク22は、紫外線を透過しないシートに、幅30μm、長さ120mmの直線パターンのスリットが形成された構成である。エポキシフィルム14の側から、超高圧水銀灯を用いて、3J/cm2の条件で、紫外光(↓)をネガマスク22を介してコア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12に照射した。コア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12のうち、ネガマスク22の直線パターンのスリットに対応する部分が同時に露光された。
140℃で2分間熱処理した後、現像液として、55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業社製の「パインアルファST−100SX」)を用いて、現像処理した。コア用エポキシフィルム14及びクラッド用エポキシフィルム12のうち、未露光部分が溶解され除去された。さらに、水で仕上げ洗浄し、エアブローした後、100℃で10分間乾燥処理した。以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13がフレキシブル基板31の上に形成され、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に重ねて形成された。
コア層17の凹溝18bの上に、反射膜転写用フィルム15を広げて置いた。転写用フィルム15は、図Xに示すように、PETフィルム15a(厚み10μm)の上に、金の薄膜15b(厚み1500Å)及び接着層15c(厚み1μm)がこの順に積層された構成である。転写用フィルム15は、接着層15cがコア層17と対接するように置いた。凹溝18bの内面に沿う形状の凸部を備えたシリコンゴム型20を用いて、150℃、0.5MPa、15秒の条件で、転写用フィルム15を凹溝18の中に押し込み、傾斜面18aに密着させた。
シリコンゴム型20を引き抜き、転写用フィルム15のPETフィルム15aを剥がした。コア層17には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが反射膜として貼着された構成のマイクロミラー18が形成されていた。
コア層17の上及び一部のフレキシブル基板31の上に、厚みが50μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。120℃で30分間熱処理した後、超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした後、さらに、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上及び一部のフレキシブル基板31の上に形成された。第2クラッド層21の表面は酸素プラズマ処理を施した。
第2クラッド層21の上に、カバーレイフィルム(パナソニック電工社製の「ハロゲンフリーカバーレイフィルムR−CAES」、ポリイミド製、厚み12.5μm、接着層厚み15μm)24を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、120℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。さらに、160℃で60分間熱処理した。
以上により、第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(チャネル導波路)3が作製された。光導波路3はフレキシブル基板31及びカバーレイフィルム24に接合されていた。すなわち、光電複合フレキシブル配線板が作製された。ガラス板32及び両面粘着テープ33を除去した。
11 基板
12 クラッド用エポキシフィルム(第1クラッド層形成用樹脂層)
13 第1クラッド層
14 コア用エポキシフィルム(コア形成用樹脂層)
15 反射膜転写用フィルム
15b 金の薄膜(金属反射膜)
16 金型
16a 凸部
16b ミラー形成用傾斜面
17 コア層
18 マイクロミラー
18a 傾斜面
19 クラッド用エポキシフィルム(第2クラッド層形成用樹脂層)
21 第2クラッド層
Claims (7)
- コア及びクラッドを有する光導波路の製造方法であって、
未硬化のクラッド形成用の光硬化性樹脂層を形成するクラッド形成用樹脂層形成工程、
クラッド形成用樹脂層の上に未硬化のコア形成用の光硬化性樹脂層を形成するコア形成用樹脂層形成工程、
コア形成用樹脂層のうちコアにするべき部分にのみ及びクラッド形成用樹脂層のうちコアにするべき部分に対応する部分にのみ光を照射する光照射工程、及び、
コア形成用樹脂層及びクラッド形成用樹脂層を熱処理する熱処理工程、
を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - コア形成用樹脂層形成工程の後、光照射工程の前に、ミラー形成用傾斜面を有する凸部を備えた型を凸部が前記コア形成用樹脂層に進入するように押す型押し工程を有することを特徴とする請求項1に記載の光導波路の製造方法。
- 型の凸部の高さは、コア形成用樹脂層の厚みを超える高さであることを特徴とする請求項2に記載の光導波路の製造方法。
- 型押し工程の後、光照射工程の前又は後に、コア形成用樹脂層に形成された傾斜面に、金属膜が積層された転写用フィルムを密着させることにより、前記傾斜面に前記金属膜を金属反射膜として転写形成する金属膜形成工程を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の光導波路の製造方法。
- 熱処理工程の後、形成されたクラッド層及びコア層を覆って埋没させるように第2のクラッド層を形成する第2クラッド層形成工程を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光導波路の製造方法。
- コア及びクラッドを有する光導波路であって、
請求項1から5のいずれか1項に記載の光導波路の製造方法により製造されたことを特徴とする光導波路。 - コア及びクラッドを有する光導波路であって、
基板と、
基板の上に部分的に形成された第1のクラッドと、
第1のクラッドの上に重ねて形成されたコアと、
第1のクラッド及びコアを覆って埋没させるように形成された第2のクラッドとを有し、
基板を平面視したときの第1のクラッドの輪郭形状とコアの輪郭形状とが一致していることを特徴とする光導波路。
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