JP2013242370A - 光導波路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下部クラッド層、光信号伝達用コアパターン及び上部クラッド層が順に積層され、かつ該光信号伝達用コアパターン上に光路変換ミラーを備える光導波路であって、該光路変換ミラーは、該光信号伝達用コアパターンを伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、また、該光路変換ミラーによって光路変換された光の光路上に位置するように、該下部クラッド層側又は上部クラッド層側にレンズを有し、さらに、該光導波路平面上において、レンズの中心点がミラーの中心点よりも光信号伝達用コアパターン寄りに配置されている光導波路。
【選択図】図1
Description
このような光導波路に、受発光素子、光ファイバコネクタ、他の光導波路等の独立した外部光学部材を繋ぎ、コアパターン内を伝搬した光信号を接続する場合、コアパターンと当該外部光学部材との伝送ロスを抑える必要がある。
すなわち、本発明は、以下の発明を提供するものである。
1.下部クラッド層、光信号伝達用コアパターン及び上部クラッド層が順に積層され、かつ該光信号伝達用コアパターン上に光路変換ミラーを備える光導波路であって、該光路変換ミラーは、該光信号伝達用コアパターンを伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、また、該光路変換ミラーによって光路変換された光の光路上に位置するように、該下部クラッド層側又は上部クラッド層側にレンズを有し、さらに、該光導波路平面上において、レンズの中心点がミラーの中心点よりも光信号伝達用コアパターン寄りに配置されている光導波路。
2.前記光導波路平面上における、レンズの中心点とミラーの中心点との距離が、前記光信号伝達用コアパターンのコア厚みの5〜100%である上記1に記載の光導波路。
3.前記光導波路平面上において、レンズの直径が、前記光信号伝達用コアパターンのコア厚みの100〜500%である上記1又は2に記載の光導波路。
4.前記レンズが、前記光路変換ミラーによって光路変換された光を外部光学部材に受光させるための集光レンズである上記1〜3のいずれかに記載の光導波路。
5.さらに、基板を有し、該基板と前記光信号伝達用コアパターンとが下部クラッド層を挟持する上記1〜4のいずれかに記載の光導波路。
6.前記基板が前記光路変換ミラーによって光路変換された光を透過する透明基板である上記5に記載の光導波路。
7.前記透明基板がポリイミド基板である上記6に記載の光導波路。
8.前記レンズが、フォトリソグラフィー加工により形成されてなる上記1〜7のいずれかに記載の光導波路。
9.前記光路変換ミラーは、前記光信号伝達用コアパターンを切削加工してなる上記1〜8のいずれかに記載の光導波路。
10.前記基板上に、レンズ厚さ以上の厚さを有するレジスト又はダミーレンズを前記レンズと並設させる上記5〜9のいずれかに記載の光導波路。
本発明の光導波路においては、レンズ6が光信号伝達用コアパターン3寄りに配置されていることで、レンズ中心点とミラー中心点が重なっている場合と比較して、光導波路と外部光学部材との間における光伝達効率が改善する。
図1に示す光導波路においては、基板1上にレンズ6が形成され、下部クラッド層2とレンズ6との間に基板1を挟み込んでおり、上部クラッド層4側から光信号伝達用コアパターン3を切断することで光路変換ミラー5が形成されているが、上部クラッド層4上にレンズ6が形成され、光信号伝達用コアパターン3とレンズ6との間に上部クラッド層4を挟み込むようにして、基板1側から(基板1を有しない場合、下部クラッド層2側から)光信号伝達用コアパターン3を切断することで光路変換ミラー5を形成してもよい。
このように、レンズ6と、光路変換ミラー5を形成するための切り込みとは、互いに光導波路の反対面側に形成される。
本発明の光導波路に用い得る基板1の材質としては、特に制限はなく、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板、プラスチック基板、金属基板、樹脂層付き基板、金属層付き基板、プラスチックフィルム、樹脂層付きプラスチックフィルム、金属層付きプラスチックフィルム、電気配線板などが挙げられる。また、基板1としては、柔軟性及び強靭性がある点、及び光信号等の長波長側の光を透過する一方、フォトリソグラフィーで使用する活性光線等の短波長側の光を遮光できる点から、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド基板を使用することが好ましく、より好適にはポリイミド基板が好ましい。
基板1は、基板1側にレンズ6を有する場合、光路変換ミラーによって光路変換された光を透過する透明基板であることが好ましい。
基板1の厚みは、5μm〜1mmであることが好ましく、10μm〜100μmであることがさらに好ましい。基板1の厚みが5μm以上であると、基板1の剛性の点で好ましく、1mm以下であると、光路変換ミラー5にて反射された光信号が広がる前にレンズ6に入射されるため好ましい。
本発明における下部クラッド層2及び上部クラッド層4は、例えば、クラッド層形成用樹脂層を積層し、露光現像することで形成することができる。クラッド層形成用樹脂は、複数の成分を含む組成物であってもよい。
本発明で用いるクラッド層形成用樹脂としては、光信号伝達用コアパターン3より低屈折率で、光又は熱により硬化する樹脂であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂や感光性樹脂を好適に使用することができる。クラッド層形成用樹脂は、下部クラッド層2及び上部クラッド層4において、該樹脂が含有する成分が同一であっても異なっていてもよく、該樹脂の屈折率が同一であっても異なっていてもよい。
塗布による場合には、その方法は限定されず、クラッド層形成用樹脂を常法により塗布すれば良い。
また、ラミネートに用いるクラッド層形成用樹脂フィルムは、例えば、クラッド層形成用樹脂を溶媒に溶解して、キャリアフィルムに塗布し、溶媒を除去することにより容易に製造することができる。
光信号伝達用コアパターン3としては、例えば、コア層形成用樹脂層を積層し、露光現像することで形成することができる。コア層形成用樹脂は、複数の成分を含む組成物であってもよい。
コア層形成用樹脂は、下部クラッド層2及び上部クラッド層4より高屈折率であり、活性光線によりパターン化し得るものを用いることが好ましい。パターン化する前のコア層形成用樹脂層の形成方法は限定されず、例えば、コア層形成用樹脂を溶媒に溶解して塗布するなどして積層してもよく、事前に用意したコア層形成用樹脂フィルムをラミネートしてもよい。
光路変換ミラー5は、光導波路平面に対して略平行方向に延在する光信号伝達用コアパターン3を伝搬した光信号を基板1側から(基板1を有しない場合、下部クラッド層2側から)又は上部クラッド層4側から、前記光導波路平面に対して略垂直方向に光路変換する構造であれば特に限定はなく、光信号伝達用コアパターン3に45°程度の切り欠きを設けて形成した空気反射ミラーであっても良いし、切り欠き部に反射金属層を形成した金属反射ミラーであっても良い。
光路変換ミラー5は、図1に示す態様のように、基板1側から、ダイシングソー等を用いて光信号伝達用コアパターン3を切断することにより形成したり、または、上部クラッド層4側からダイシングソー等を用いて、光信号伝達用コアパターン3を切断することにより形成することができ、光信号伝達用コアパターン3の進行方向に対して45°程度であることが好ましい。
レンズ6は、基板1側(基板1を有しない場合、下部クラッド層2側)又は上部クラッド層4側とは反対側の面が凸面となる凸状レンズであって、光信号伝達用コアパターン3を伝搬した光信号を、外部光学部材の受光部に受光させるための集光レンズであることが好ましい。レンズ6の製造方法は特に限定されず、別途製造したものを接着剤等を介して接着してもよいが、フォトリソグラフィー加工により形成できるように、感光性樹脂組成物により形成されることが好ましく、レンズの透明性が良好になる点からネガ型フォトレジストにより形成されることがより好ましい。
上記レンズ中心点6aとミラー中心点5aとの距離(図1に示すミラー中心点−レンズ中心点間距離d1)は、光信号伝達用コアパターン3のコア厚みの5〜100%とすることが好ましく、10〜80%とすることがより好ましい。光導波路が複数のレンズ6と光路変換ミラー5との組合せを有する場合、少なくともそのいずれかの組合せにおいて、ミラー中心点−レンズ中心点間距離d1が上記範囲を満たすことが好ましく、全てのミラー中心点−レンズ中心点間距離d1が上記範囲を満たすことがより好ましい。
尚、上記レンズ中心点6aとミラー中心点5aとの位置関係は、厳密には、本発明の光導波路を平面として捉えた場合に、該平面へのレンズ中心点6a及びミラー中心点5aの投影が、上記関係を満たすことを示す。レンズ中心点6a及びミラー中心点5aも、それぞれ上記平面への投影に基づいて特定することができる。
また、光路変換ミラー5からレンズ6までの高さ方向(光導波路平面に対して垂直方向)に沿う距離は、コア厚みの20〜100%程度であることが好ましく、これにより、レンズ6と光路変換ミラー5の間の光路における光損失を最小限に抑えることができる。尚、上記光路変換ミラー5からレンズ6までの高さ方向に沿う距離は、厳密にはミラー中心点5aにおける距離として特定することができる。
さらに、レンズ6の形状及び大きさは、光路変換ミラー5からの光を効率良く受光するために、光路変換ミラー5の光導波路平面への投影を内包するものとすることが好ましいが、より具体的には、光導波路平面と平行な方向に沿う直径が、コア厚みの100〜500%であることが好ましく、150〜300%であることがより好ましい。レンズ6の形状が楕円形である場合、長径及び短径の少なくとも一方が上記範囲を満たすことが好ましく、両方が上記範囲を満たすことがより好ましい。
レンズ6を形成するための感光性樹脂組成物は、例えば、(a)バインダポリマーと、(b)エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物と、(c)活性光線により遊離ラジカルを生成する光重合開始剤とを含有するものである。かかる感光性樹脂組成物を用いることにより、レンズ形成用樹脂層6bの解像度及び密着性が向上するとともにレンズの光透過性をより確実に確保することができるので、レンズの光学性能及び生産性をさらに高水準で両立させることができる。
一般式(I)で表される硫黄含有化合物は、(メタ)アクリル酸エステル化合物であり、硫黄原子を含有することを特徴としている。
Aは、具体的には、酸素原子又は硫黄原子を含有していてもよい炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数2〜5のアルキレン基であることがより好ましい。また、屈折率をより高くする観点から、X1及びX2が硫黄原子であることが好ましい。
ジル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−クロロベンジル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−ブロモベンジル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−フェニルエチルベンジル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオフェニル−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(2'−メチルフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(3'−メチルフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−メチルフェニル)−2−(メタ)アクリロイルチオエタン、1−チオ−(2'−メチルチオフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(3'−メチルチオフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−メチルチオフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−メチルオキシフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−フェニルフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−フェニルオキシフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−クロロフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオ−(4'−ブロモフェニル)−2−(メタ)アクリロイルオキシエタン、1−チオナフチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエタンが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物としては、例えば、多価アルコールとα,β−不飽和カルボン酸とを反応させて得られる化合物、2,2−ビス(4−(ジ(メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル)プロパン、グリシジル基含有化合物とα,β−不飽和カルボン酸とを反応させて得られる化合物、ウレタンモノマー、ノニルフェニルジオキシレン(メタ)アクリレート、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β'−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、β−ヒドロキシエチル−β'−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、β−ヒドロキシプロピル−β'−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。
これらの(B2)成分として例示した化合物は、1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
活性光線により遊離ラジカルを生成する光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、N,N'−テトラメチル−4,4'−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N'−テトラエチル−4,4'−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4'−ジメチルアミノベンゾフェノン、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)](「イルガキュア−OXE01」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)商品名)、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(イルガキュア−OXE02、チバスペシャリティーケミカルズ(株)商品名)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン(「イルガキュア−369」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)商品名)、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン(「イルガキュア−907」、チバスペシャリティーケミカルズ(株)商品名)等の芳香族ケトン;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9'−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N−フェニルグリシン、N−フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物などが挙げられる。
上記の光重合開始剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の光導波路は、レンズ6と並設してレジスト(図示せず)を設けてもよい。レジストはレンズ6を保護し、レンズ6が損傷することを防止する保護材である。レジストは、複数設けられ、各レンズ6を一対以上のレジストで挟み込むように配置することが好ましい。すなわち、光導波路平面方向において、レンズ6の両側に一対以上のレジストが、配置されることが好ましい。
レジストは、レンズ6の厚さよりも厚くしやすくするために、レンズ6を形成した後に別途形成することが好ましい。具体的には、レンズ6が設けられた面上に、レンズ6を覆うように樹脂層を積層し、その後、レジストの形成予定箇所以外の樹脂層を除去することにより各レジストを形成する。そのため、レジストの材料としては、感光性樹脂や熱硬化性樹脂が使用可能であるが、感光性樹脂が使用され、フォトリソグラフィーにより形成されることが好ましい。レンズ6及びレジストがともにフォトリソグラフィーにより形成されることにより、レジストとレンズ6との位置合わせの精度を高めることができる。
本発明の光導波路は、基板1の裏面に各種光学素子を実装する場合、基板1の裏面に電気配線を設けても良い。
コア形成用樹脂は、用いる光信号に対して透明であり、活性光線によりパターンを形成し得るものであり、電気配線保護層として使用可能であれば、前述の電気配線を保護する電気配線保護層として使用できる。
本発明の光導波路は、さらに蓋材層を有していてもよい。
蓋材層は、好ましくは上部クラッド層4上に設けられ、光導波路の反りを抑制することができる。
蓋材層の具体例としては、基材と接着剤層からなるものが挙げられ、基材に関しては、上述の基板1と同様のものを用いれば良い。接着剤層に関しては、上部クラッド層4との密着性があるものであれば特に限定はないが、屈曲性の観点から100MPa〜2GPaの引張弾性率であると好ましい。接着剤層の厚みとしては特に限定はないが、屈曲耐性の観点から、5μm〜25μmであれば良く、安定した屈曲性を得るためには、5μm〜15μmであると更に良い。また、基板1よりも低弾性率の材料を用いると更に屈曲耐性が向上するため尚良い。蓋材層としては、上述の範囲で一般的にフレキシブル電気配線に用いられるカバーレイフィルムを用いることができる。
第1工程は、図2(a)〜(c)に示されるように、基板1の一方の面側にレンズ6を形成する工程である。
レンズ6は、上記したように別途製造したものを接着剤等を介して接着してもよいが、フォトリソグラフィー法によって形成することが好ましい。以下、レンズ形成方法の一例として、レンズをネガ型フォトレジストにより形成する場合の例を説明するが、レンズはポジ型フォトレジストで形成しても良い。
ただし、支持体フィルムに感光性樹脂組成物からなる感光層を積層して構成されるレンズ用感光性エレメントを、基板1に貼付することによりレンズ形成用樹脂層6bを設けてもよい。
また、第1工程の露光現像は、後述する第2〜4工程における露光現像と同時に行うことができ、その場合工程が簡略化されるため、生産効率に優れると共に、光導波路の熱収縮が抑制されるため、歩留りの観点からも好ましい。
第2工程は、図2(a)〜(b)に示されるように、基板1上に下部クラッド層2を形成する工程であり、クラッド層形成用樹脂層2aを積層し、露光現像することで行うことができる。
基板1上にクラッド層形成用樹脂層2aを積層する方法については特に制限はないが、クラッド層形成用樹脂がワニス状の場合は、基板1に常法によって塗布すれば良く、クラッド層形成用樹脂がフィルム状の場合は、ロールラミネータ、真空加圧ラミネータ、プレス、真空プレス等の各種方法を用いれば良い。
第3工程は、図2(d)〜(e)に示されるように、下部クラッド層2上にコア形成用樹脂層3aを積層し、露光現像によって光信号伝達用コアパターン3を形成する工程である。
基板1上にコア形成用樹脂層3aを積層する方法は、上述のクラッド層形成用樹脂層2aを積層する方法と同様にして行うことができる。
第4工程は、図2(f)に示されるように、光信号伝達用コアパターン3上に上部クラッド層4を形成する工程である。
光信号伝達用コアパターン3上にクラッド層形成用樹脂層を積層する方法は、上述の第2工程と同様にして行うことができる。
第5工程は、光信号伝達用コアパターン3に光路変換ミラー5を形成する工程である。
光路変換ミラー5を形成する方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。例えば、光信号伝達用コアパターン3形成面側から、ダイシングソー等を用いて、光信号伝達用コアパターン3を切削することにより形成することができる。形成する光路変換ミラー5の角度は、約45°であることが好ましい。
また、光路変換ミラー5に蒸着装置を用いて、金等の金属を蒸着し、反射金属層を備えたミラーとしても良い。
実施例1
<クラッド層形成用樹脂フィルムの作製>
[(A)(メタ)アクリルポリマー(ベースポリマー)の作製]
撹拌機、冷却管、ガス導入管、滴下ろうと、及び温度計を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート46質量部及び乳酸メチル23質量部を秤量し、窒素ガスを導入しながら撹拌を行った。液温を65℃に上昇させ、メチルメタクリレート47質量部、ブチルアクリレート33質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート16質量部、メタクリル酸14質量部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート46質量部、及び乳酸メチル23質量部の混合物を3時間かけて滴下後、65℃で3時間撹拌し、さらに95℃で1時間撹拌を続けて、(A)(メタ)アクリルポリマーの溶液(固形分45質量%)を得た。
(A)(メタ)アクリルポリマーの重量平均分子量(標準ポリスチレン換算)をGPC(東ソー(株)製「SD−8022」、「DP−8020」、及び「RI−8020」)を用いて測定した結果、3.9×104であった。なお、カラムは日立化成工業(株)製「Gelpack GL−A150−S」及び「Gelpack GL−A160−S」を使用した。
[酸価の測定]
(A)(メタ)アクリルポリマーの酸価を測定した結果、79mgKOH/gであった。なお、酸価は(A)(メタ)アクリルポリマー溶液を中和するのに要した0.1mol/L水酸化カリウム水溶液量から算出した。このとき、指示薬として添加したフェノールフタレインが無色からピンク色に変色した点を中和点とした。
ベースポリマーとして、前記(A)(メタ)アクリルポリマー溶液(固形分45質量%)84質量部(固形分38質量部)、(B)光硬化成分として、ポリエステル骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(新中村化学工業(株)製「U−200AX」)33質量部、及びポリプロピレングリコール骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(新中村化学工業(株)製「UA−4200」)15質量部、(C)熱硬化成分として、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型三量体をメチルエチルケトンオキシムで保護した多官能ブロックイソシアネート溶液(固形分75質量%)(住化バイエルウレタン(株)製「スミジュールBL3175」)20質量部(固形分15質量部)、(D)光重合開始剤として、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(チバ・ジャパン(株)製「イルガキュア2959」)1質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(チバ・ジャパン(株)製「イルガキュア819」)1質量部、及び希釈用有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート23質量部を攪拌しながら混合した。孔径2μmのポリフロンフィルタ(アドバンテック東洋(株)製「PF020」)を用いて加圧濾過後、減圧脱泡し、クラッド層形成用樹脂ワニスを得た。
上記で得られたクラッド層形成用樹脂ワニスを、支持フィルムであるPETフィルム(東洋紡績(株)製「コスモシャインA4100」、厚み50μm)の非処理面上に、塗工機(マルチコーターTM−MC、(株)ヒラノテクシード製)を用いて塗布し、100℃で20分乾燥後、保護フィルムとして表面離型処理PETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製「ピューレックスA31」、厚み25μm)を貼付け、クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。
このとき、クラッド層形成用樹脂ワニスより形成される樹脂層の厚みは、塗工機のギャップを調節することで任意に調整可能であり、その膜厚については後述する。
(A)ベースポリマーとして、フェノキシ樹脂(商品名:フェノトートYP−70、東都化成(株)製)26質量部、(B)光重合性化合物として、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(商品名:A−BPEF、新中村化学工業(株)製)36質量部、及びビスフェノールA型エポキシアクリレート(商品名:EA−1020、新中村化学工業(株)製)36質量部、(C)光重合開始剤として、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:イルガキュア819、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)1質量部、及び1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(商品名:イルガキュア2959、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)1質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を用いたこと以外は上述のクラッド層形成用樹脂ワニスの調合と同様の方法及び条件でコア層形成用樹脂ワニスを調合した。その後、上記と同様の方法及び条件で加圧濾過さらに減圧脱泡した。
上記で得られたコア層形成用樹脂ワニスを、支持フィルムであるPETフィルム(商品名:コスモシャインA1517、東洋紡績(株)製、厚さ:16μm)の非処理面上に、上記製造例と同様な方法で塗布乾燥し、次いで保護フィルムとして離型PETフィルム(商品名:ピューレックスA31、帝人デュポンフィルム(株)、厚さ:25μm)を離型面が樹脂側になるように貼り付け、コア層形成用樹脂フィルムを得た。
このとき、コア層形成用樹脂ワニスより形成される樹脂層の厚みは、塗工機のギャップを調節することで任意に調整可能であり、その膜厚については後述する。
撹拌機、還流冷却機、不活性ガス導入口及び温度計を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート190質量部を仕込み、窒素ガス雰囲気下で80℃に昇温し、反応温度を80℃に保ちながら、メタクリル酸10質量部、メタクリル酸n−ブチル1質量部、メタクリル酸ベンジル74質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル15質量部、及び2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)2.5質量部を4時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、80℃で6時間撹拌を続け、重量平均分子量が約30,000のバインダポリマー(a)の溶液(固形分35質量%)を得た。
次に、バインダポリマー(a)の溶液(固形分35質量%)200質量部(固形分:70質量部)に、2,2−ビス(4−(ジ(メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル)プロパン8質量部、β−ヒドロキシエチル−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート22質量部、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体2.1質量部、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン0.33質量部、メルカプトベンゾイミダゾール0.25質量部、(3‐メタクリロイルプロピル)トリメトキシシラン8質量部、メチルエチルケトン30質量部を加えて攪拌機を用いて15分間混合し、レンズ用感光性樹脂組成物溶液を作製した。
[レンズ及び下部クラッド層の一括形成]
基板1として150mm×150mmのポリイミドフィルム(ポリイミド;ユーピレックスRN(宇部日東化成(株)製)、厚み;25μm)を用い、その一方の面上に、レンズ用感光性エレメントのカバーフィルムを剥がしながら、レンズ形成用樹脂層6bが接するようにラミネータ(日立化成工業(株)製、商品名「HLM−1500型」)を用いて、ロール温度120℃、基板送り速度1m/分、圧着圧力(シリンダ圧力)4×105Paの条件でラミネートして、支持体フィルム付きのレンズ形成用樹脂層6bを積層した。
次いで、基板1の他方の面上に、上記で得られた15μm厚みのクラッド層形成用樹脂フィルムの保護フィルムを剥離した後に、真空加圧式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP−500)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度110℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着して、ラミネートし、クラッド層形成用樹脂層2aを形成した(図2(a)参照)。
その後、紫外線露光機(機種名:EXM−1172、株式会社オーク製作所製)により、紫外線を(波長365nm)を0.3J/cm2で、フォトマスクを介してレンズ形成用樹脂層6b側に照射し、同時に、クラッド層形成用樹脂フィルムの支持フィルム側からも3.0J/cm2で照射し、次いで、現像液1.0質量%の炭酸カリウム水溶液を用いてエッチングして、レンズ形成用レジスト6c及び下部クラッド層2を形成した(図2(b)参照)。
さらに、レンズ形成用レジスト6cをさらに加熱して溶融し、凸面を有するレンズ6を得た(図2(c)参照)。
上記で形成した下部クラッド層2上に、上記で得られた50μm厚みのコア層形成用樹脂フィルムを、保護フィルムを剥離した後に、ロールラミネータ(日立化成テクノプラント(株)製、HLM−1500)を用い圧力0.4MPa、温度50℃、ラミネート速度0.2m/minの条件でラミネートし、次いで上記の真空加圧式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP−500)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度70℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着し、コア形成用樹脂層3aを形成した(図2(d)参照)。
その後、支持フィルムであるPETフィルムを剥離し、現像液(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/N,N−ジメチルアセトアミド=8/2、質量比)を用いてエッチングした。続いて、洗浄液(イソプロパノール)を用いて洗浄し、100℃で10分間加熱乾燥し、光信号伝達用コアパターン3を形成した(図2(e)参照)。
得られた光信号伝達用コアパターン3上から、上記で得られた55μm厚みのクラッド層形成用樹脂フィルムを、保護フィルムを剥離した後に、真空加圧式ラミネータ((株)名機製作所製、MVLP−500)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度110℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着して、ラミネートした。
続いて、上記紫外線露光機を用いて、クラッド層形成用樹脂フィルムの支持フィルム側から紫外線(波長365nm)を3.0J/cm2で照射し、支持フィルムを剥離後、80℃で5分間露光後加熱を行い上部クラッド層4を形成した(図2(f)参照)。
得られた光導波路の上部クラッド層4側からダイシングソー(DAC552、(株)ディスコ社製)を用いて45°の光路変換ミラー5を形成し、本発明の光導波路を得た。尚、各コアパターンにおいて、ミラー中心点−レンズ中心点間距離d1が30μmとなるように光路変換ミラー5の形成位置を調節した。
光ファイバA(GI50、NA=0.2)を用いて850nmの光信号を光導波路に入射し、光信号伝達用コアパターン3を透過し、光路変換ミラー5において反射し、レンズ6を透過して出力された光信号を、ミラー中心点5a上において光ファイバB(GI50、NA=0.2)を用いて受光した時の光損失(A)を測定した。このとき、基板1表面と光ファイバBとの距離は30μmとした。次いで、光路変換ミラー5を上記のダイシングソーを用いて切断し、ミラーなしの光導波路を得た。次いで、上記の光ファイバA及び光ファイバBを用い、光信号伝達用コアパターン3と同軸方向の入射部側に光ファイバAを、出射部側に光ファイバBを調芯し、光損失(B)を測定した。
以上より、光路変換ミラー5からレンズ6を透過するまでの光損失(C)を以下の式に従って算出した。
(式)(C)=(A)−(B)
実施例1において得られた光導波路における光損失(C)は0.99dBであった。
レンズ中心点6aとミラー中心点5aとの距離が0μmとなるように光路変換ミラー5の形成位置を調節した以外は、実施例1と同様にして光導波路を作成し、その光損失を測定した。
比較例1において得られた光導波路における光損失(C)は1.11dBであった。
2.下部クラッド層
2a.クラッド層形成用樹脂層
3.光信号伝達用コアパターン
3a.コア形成用樹脂層
4.上部クラッド層
5.光路変換ミラー
5a.ミラー中心点
6.レンズ
6a.レンズ中心点
6b.レンズ形成用樹脂層
6c.レンズ形成用レジスト
10.光導波路
d1.ミラー中心点−レンズ中心点間距離
Claims (10)
- 下部クラッド層、光信号伝達用コアパターン及び上部クラッド層が順に積層され、かつ該光信号伝達用コアパターン上に光路変換ミラーを備える光導波路であって、該光路変換ミラーは、該光信号伝達用コアパターンを伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、また、該光路変換ミラーによって光路変換された光の光路上に位置するように、該下部クラッド層側又は上部クラッド層側にレンズを有し、さらに、該光導波路平面上において、レンズの中心点がミラーの中心点よりも光信号伝達用コアパターン寄りに配置されている光導波路。
- 前記光導波路平面上における、レンズの中心点とミラーの中心点との距離が、前記光信号伝達用コアパターンのコア厚みの5〜100%である請求項1に記載の光導波路。
- 前記光導波路平面上において、レンズの直径が、前記光信号伝達用コアパターンのコア径の100〜500%である請求項1又は2に記載の光導波路。
- 前記レンズが、前記光路変換ミラーによって光路変換された光を外部光学部材に受光させるための集光レンズである請求項1〜3のいずれかに記載の光導波路。
- さらに、基板を有し、該基板と前記光信号伝達用コアパターンとが下部クラッド層を挟持する請求項1〜4のいずれかに記載の光導波路。
- 前記基板が前記光路変換ミラーによって光路変換された光を透過する透明基板である請求項5に記載の光導波路。
- 前記透明基板がポリイミド基板である請求項6に記載の光導波路。
- 前記レンズが、フォトリソグラフィー加工により形成されてなる請求項1〜7のいずれかに記載の光導波路。
- 前記光路変換ミラーは、前記光信号伝達用コアパターンを切削加工してなる請求項1〜8のいずれかに記載の光導波路。
- 前記基板上に、レンズ厚さ以上の厚さを有するレジスト又はダミーレンズを前記レンズと並設させる請求項5〜9のいずれかに記載の光導波路。
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