JP2015025907A - Method for manufacturing optical waveguide and optical waveguide obtained thereby - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光導波路の製造方法及びそれによって得られる光導波路に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide and an optical waveguide obtained thereby.
情報容量の増大に伴い、幹線及びアクセス系といった通信分野のみならず、ルータ及びサーバ内の情報処理にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。特に、ルータ及びサーバ装置内のボード間、又はボード内の短距離信号伝送に光を用いるための光伝送路としては、光ファイバに比べて配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な光導波路を用いることが望ましく、中でも、加工性及び経済性に優れたポリマー材料を用いた光導波路が有望である。 With the increase in information capacity, development of an optical interconnection technology that uses optical signals not only for communication fields such as trunk lines and access systems but also for information processing in routers and servers is underway. In particular, as an optical transmission path for using light for short-distance signal transmission between boards in a router and a server device, the degree of freedom of wiring is higher than that of an optical fiber and the density can be increased. It is desirable to use an optical waveguide. Among them, an optical waveguide using a polymer material excellent in processability and economy is promising.
光導波路としては、基材の上に形成した下部クラッド層上に、コア部分を形成するための感光性組成物を塗布して、感光性組成物層を形成させた後、感光性組成物層の感光組成物を部分的に硬化させ、現像することにより、コア層を形成した後に、下部クラッド層及びコア部分の上に上部クラッド層を形成する工程を経ることによって得られる光導波路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an optical waveguide, a photosensitive composition layer for forming a core portion is applied on a lower clad layer formed on a base material to form a photosensitive composition layer, and then a photosensitive composition layer is formed. An optical waveguide obtained by partially curing and developing the photosensitive composition is formed to form a core layer, and then forming a lower clad layer and an upper clad layer on the core portion. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の光導波路の製造方法では、コアパターン同士の間隙を小さくして形成(狭ピッチ化)すると、コアパターン間に現像残りが発生し、光の伝搬損失の悪化につながる懸念があった。 However, in the method of manufacturing an optical waveguide described in Patent Document 1, if the gap between core patterns is made small (narrow pitch), a development residue occurs between the core patterns, leading to deterioration in light propagation loss. There was concern.
本発明は、これら課題を解決するためなされたもので、狭ピッチなコアパターンを有する光導波路を形成可能な光導波路の製造方法及びそれによって得られる光導波路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide an optical waveguide manufacturing method capable of forming an optical waveguide having a narrow-pitch core pattern and an optical waveguide obtained thereby.
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、コアパターンを第1コアパターンと第2コアパターンの別工程で形成する光導波路の製造方法とすることで、上記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見にもとづいて完成したものである。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors solved the above-mentioned problems by providing a method for manufacturing an optical waveguide in which a core pattern is formed in a separate process of the first core pattern and the second core pattern. I found out that I could do it. The present invention has been completed based on such knowledge.
すなわち、本発明は、
(1)下部クラッド層上に、第1コアパターン形成用樹脂層を積層する工程Aと、前記第1コアパターン形成用樹脂層をパターン化し、延伸する線状パターンの第1コアパターンを形成する工程Bと、前記下部クラッド層及び前記第1コアパターン上に、第2コアパターン形成用樹脂層を積層する工程Cと、前記第2コアパターン形成用樹脂層をパターン化し、前記第1コアパターンとの間に間隙を有する第2コアパターンを形成する工程D
とを含む光導波路の製造方法、
(2)前記第1コアパターンが2つ以上形成され、前記第1コアパターン間の少なくとも1つに前記第2コアパターンを形成する(1)に記載の光導波路の製造方法、
(3)前記第1コアパターンの両側に第2コアパターンを形成する(1)又は(2)に記載の光導波路の製造方法、
(4)前記工程Cにおいて、前記第2コアパターン形成用樹脂層で、前記第1コアパターンを埋設する(1)〜(3)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(5)前記第2コアパターン形成用樹脂層を積層した後に、前記第2コアパターン形成用樹脂層の表面を平坦化する(1)〜(4)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(6)前記第2コアパターン形成用樹脂層を平坦化する際に、前記第2コアパターン形成用樹脂層側に、平板をあてがって加圧する(5)に記載の光導波路の製造方法、
(7)前記第1コアパターンを形成した後に、光又は/及び熱によって前記第1コアパターンを硬化する工程を含む(1)〜(6)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(8)前記第1コアパターン形成用樹脂層又は/及び前記第2コアパターン形成用樹脂層をフォトリソグラフィー加工によってパターン化する(1)〜(7)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(9)前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンの形成面側に、上部クラッド層を積層する工程Eを含む(1)〜(8)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(10)前記工程Eにおいて、前記間隙に前記上部クラッド層を充填する(9)に記載の光導波路の製造方法、
(11)前記工程Cの前に、前記第1コアパターンに第1光路変換ミラーを形成する(1)〜(10)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(12)前記工程Eにおいて、前記第1コアパターンに形成された前記第1光路変換ミラー上の前記上部クラッド層を除去する(11)に記載の光導波路の製造方法、
(13)前記工程Dの後に、前記第2コアパターンに第2光路変換ミラーを形成する(1)〜(12)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(14)前記工程Eにおいて、前記第2コアパターンに形成された第2光路変換ミラー上の上部クラッド層を除去する工程を含む(13)に記載の光導波路の製造方法、
(15)前記(1)〜(14)のいずれかに記載の光導波路の製造方法によって得られる光導波路、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) Step A of laminating a first core pattern forming resin layer on the lower clad layer, patterning the first core pattern forming resin layer, and forming a first core pattern of a linear pattern to be stretched Step B, Step C of laminating a second core pattern forming resin layer on the lower clad layer and the first core pattern, and patterning the second core pattern forming resin layer to form the first core pattern Forming a second core pattern having a gap therebetween
An optical waveguide manufacturing method including:
(2) The method for manufacturing an optical waveguide according to (1), wherein two or more of the first core patterns are formed, and the second core pattern is formed in at least one of the first core patterns.
(3) The method for manufacturing an optical waveguide according to (1) or (2), wherein a second core pattern is formed on both sides of the first core pattern.
(4) In the said process C, the manufacturing method of the optical waveguide in any one of (1)-(3) which embeds the said 1st core pattern by the said 2nd core pattern formation resin layer,
(5) The method for producing an optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein the second core pattern forming resin layer is laminated, and then the surface of the second core pattern forming resin layer is planarized. ,
(6) The method for producing an optical waveguide according to (5), in which, when the second core pattern forming resin layer is flattened, a flat plate is applied to the second core pattern forming resin layer side and pressed.
(7) After forming the said 1st core pattern, the manufacturing method of the optical waveguide in any one of (1)-(6) including the process of hardening | curing the said 1st core pattern with light or / and a heat | fever,
(8) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (7), wherein the first core pattern forming resin layer and / or the second core pattern forming resin layer is patterned by photolithography. ,
(9) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (8), including a step E of stacking an upper clad layer on a formation surface side of the first core pattern and the second core pattern.
(10) The method for manufacturing an optical waveguide according to (9), wherein in the step E, the gap is filled with the upper cladding layer.
(11) The method of manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (10), wherein a first optical path conversion mirror is formed on the first core pattern before the step C.
(12) The method of manufacturing an optical waveguide according to (11), wherein, in the step E, the upper clad layer on the first optical path conversion mirror formed on the first core pattern is removed.
(13) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (12), wherein a second optical path conversion mirror is formed on the second core pattern after the step D.
(14) The method of manufacturing an optical waveguide according to (13), including a step of removing an upper clad layer on the second optical path conversion mirror formed in the second core pattern in the step E.
(15) An optical waveguide obtained by the method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (14),
Is to provide.
本発明によれば、狭ピッチなコアパターンを有する光導波路を形成可能な光導波路の製造方法及びそれによって得られる光導波路を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the optical waveguide which can form the optical waveguide which has a narrow pitch core pattern, and the optical waveguide obtained by it can be provided.
[光導波路の製造方法]
本発明の第1の実施の形態に係る光導波路の製造方法は、工程A、工程B、工程C、工程D、及び工程Eを含む。
以下に、本発明の実施の形態に係る光導波路の製造方法について図1を用いて説明する。
[Optical Waveguide Manufacturing Method]
The method for manufacturing an optical waveguide according to the first embodiment of the present invention includes Step A, Step B, Step C, Step D, and Step E.
Hereinafter, a method for manufacturing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[工程A]
工程Aとして、図1(a)に示すように、下部クラッド層2上に、第1コアパターン形成用樹脂層3を積層する。
下部クラッド層2上に第1コアパターン形成用樹脂層3を積層する方法としては、特に限定はなく、例えばコア層形成用樹脂ワニスやコア層形成用樹脂フィルムを用い、下部クラッド層2上に、スピンコーター、ダイコーター、コンマコーター、カーテンコーター等を用いて直接塗布し、適宜硬化して、第1コアパターン形成用樹脂層3にする方法が挙げられる。別の方法としては、あらかじめ支持フィルム上にクラッド層形成用樹脂ワニスを塗布して形成したクラッド層形成用樹脂フィルムを、ロールラミネート、真空ロールラミネート、平板ラミネート、真空平板ラミネート、常圧プレス、真空プレス等を用いて第1コアパターン形成用樹脂層3を積層する方法が挙げられる。
第1コアパターン形成用樹脂としては、塗布の際の流動性及び積層した後に硬化するという観点から、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、光/熱併用硬化性樹脂であることが好ましい。
[Step A]
As step A, as shown in FIG. 1A, a first core pattern forming resin layer 3 is laminated on the lower cladding layer 2.
The method for laminating the first core pattern forming resin layer 3 on the lower clad layer 2 is not particularly limited. For example, a core layer forming resin varnish or a core layer forming resin film is used to form the first core pattern forming resin layer 3 on the lower clad layer 2. And a method of directly applying using a spin coater, a die coater, a comma coater, a curtain coater, and the like, and appropriately curing to form the first core pattern forming resin layer 3. As another method, a resin film for forming a clad layer formed by previously applying a resin varnish for forming a clad layer on a support film, roll laminate, vacuum roll laminate, flat plate laminate, vacuum flat plate laminate, atmospheric pressure press, vacuum The method of laminating | stacking the 1st core pattern formation resin layer 3 using a press etc. is mentioned.
The first core pattern forming resin is preferably a photocurable resin, a thermosetting resin, or a light / heat combination curable resin from the viewpoint of fluidity during application and curing after lamination.
下部クラッド層2は、基板1上に設けられることで、基板1の有する強靱性、剛性、フレキシブル性等の特性を得られるという観点から、基板1上に積層されていることが好ましい。
基板1上に下部クラッド層2を形成する方法としては、特に限定はなく、例えばクラッド層形成用樹脂ワニスを用い、基板1上に、上記の第1コアパターン形成用樹脂層3の形成と同様の方法で、下部クラッド層2を形成する。
The lower clad layer 2 is preferably laminated on the substrate 1 from the viewpoint of providing the substrate 1 with characteristics such as toughness, rigidity, and flexibility, provided on the substrate 1.
The method for forming the lower clad layer 2 on the substrate 1 is not particularly limited. For example, a resin varnish for forming a clad layer is used, and the formation of the first core pattern forming resin layer 3 is performed on the substrate 1. The lower clad layer 2 is formed by this method.
[工程B]
工程Bとして、図1(b)に示すように、第1コアパターン形成用樹脂層3をパターン化し、延伸する線状パターンの第1コアパターン4を形成する。
第1コアパターン4を形成する方法としては、特に限定はなく、例えば第1コアパターン形成用樹脂層3を形成した後に、エッチング等により第1コアパターン4を形成する方法が挙げられる。第1コアパターン4は、1つであってもよく、2つ以上であってもよい。
また、本発明において、第1コアパターン4に限り、所望の箇所にのみ塗布や積層する工程も広義に工程A及び工程Bとする。所望の箇所にのみ第1コアパターン4を積層する方法としては、特に限定はなく、例えばスクリーン印刷技術を用いる方法、及びコアパターン形状が彫り込まれた鋳型に第1コアパターン形成用樹脂を流し込み(工程A)、転写して第1コアパターン4を形成する(工程B)方法等が挙げられる。
[Step B]
As Step B, as shown in FIG. 1B, the first core pattern forming resin layer 3 is patterned to form a first core pattern 4 having a linear pattern to be stretched.
The method for forming the first core pattern 4 is not particularly limited, and examples thereof include a method for forming the first core pattern 4 by etching or the like after forming the first core pattern forming resin layer 3. The first core pattern 4 may be one, or two or more.
Further, in the present invention, only the first core pattern 4, the process of applying or laminating only at a desired location is also referred to as process A and process B in a broad sense. The method for laminating the first core pattern 4 only at a desired location is not particularly limited. For example, a method using a screen printing technique, and a resin for forming a first core pattern is poured into a mold engraved with a core pattern shape ( Step A), a method of transferring and forming the first core pattern 4 (Step B), and the like.
工程Bにおいて、第1コアパターン形成用樹脂層3が感光性の樹脂である場合には、フォトリソグラフィー加工によってパターン化することができるので好ましい。具体的なフォトリソグラフィー加工としては、所望するパターン形状が描画されたフォトマスクを介し、露光にてコア層に未硬化部と硬化部を形成し、未硬化部を溶解、除去可能な各種溶剤及びアルカリ溶液等の現像液を用いた現像処理によってパターン化することができる。 In the step B, when the first core pattern forming resin layer 3 is a photosensitive resin, it is preferable because it can be patterned by photolithography. As specific photolithography processing, various solvents that can form uncured portions and cured portions in the core layer by exposure through a photomask on which a desired pattern shape is drawn, and dissolve and remove the uncured portions; Patterning can be performed by a developing process using a developing solution such as an alkaline solution.
工程Bにおいて、第1コアパターン4を形成した後に、光又は/及び熱によって第1コアパターン4を硬化する工程を有することが好ましい。第1コアパターン4を硬化することによって、第2コアパターン6を形成する際に用いる現像液に対する耐現像液性が付与されるため、膜減りや剥がれ等を抑制することができる。また、第1コアパターン4を硬化することによって、未硬化の第2コアパターン形成用樹脂5との明確な界面を形成することができるため、第1コアパターン4と未硬化の第2コアパターン形成用樹脂5との界面での剥離も進みやすいため、より解像性よく良好なパターンが形成できる。上記の観点から、第1コアパターン形成用樹脂3は、第1コアパターン4をパターン化した後に、光又は/及び熱によって硬化を進行させることが可能な光硬化性の樹脂組成物、熱硬化性の樹脂組成物、光熱併用型硬化性の樹脂組成物であることが好ましい。 In the step B, it is preferable to have a step of curing the first core pattern 4 by light or / and heat after forming the first core pattern 4. Curing the first core pattern 4 imparts developer resistance to the developer used when forming the second core pattern 6, so that film reduction, peeling, and the like can be suppressed. Further, by curing the first core pattern 4, it is possible to form a clear interface with the uncured second core pattern forming resin 5, so that the first core pattern 4 and the uncured second core pattern are formed. Since peeling at the interface with the forming resin 5 is easy to proceed, a good pattern can be formed with better resolution. From the above viewpoint, the first core pattern forming resin 3 is a photocurable resin composition that can be cured by light or / and heat after the first core pattern 4 is patterned, and thermosetting. It is preferable that it is a curable resin composition and a photothermal combined use curable resin composition.
[工程C]
工程Cとして、図1(c)に示すように、下部クラッド層2及び第1コアパターン4上に、第2コアパターン形成用樹脂層5を積層する。
第2コアパターン形成用樹脂層5を積層する方法としては、特に限定はなく、例えばコア層形成用樹脂ワニスやコア層形成用樹脂フィルムを用い、下部クラッド層2及び第1コアパターン4上に、上記の下部クラッド層2の形成と同様の方法で、第2コアパターン形成用樹脂層5を積層する。
[Step C]
As Step C, as shown in FIG. 1C, a second core pattern forming resin layer 5 is laminated on the lower cladding layer 2 and the first core pattern 4.
The method for laminating the second core pattern forming resin layer 5 is not particularly limited. For example, a core layer forming resin varnish or a core layer forming resin film is used to form the second core pattern forming resin layer 5 on the lower cladding layer 2 and the first core pattern 4. The second core pattern forming resin layer 5 is laminated by the same method as the formation of the lower clad layer 2 described above.
工程Cにおいて、第2コアパターン形成用樹脂層5で、第1コアパターン4を埋設することが好ましい。第2コアパターン形成用樹脂層5で第1コアパターン4を埋設することによって、第1コアパターン4が形成されている下部クラッド層2と同一面に第2コアパターン形成用樹脂層5を積層することができ、後の第2コアパターン6形成工程で、第2コアパターン6が剥がれることなく第1クラッド層2上に形成することができる。 In step C, it is preferable to embed the first core pattern 4 with the second core pattern forming resin layer 5. By embedding the first core pattern 4 with the second core pattern forming resin layer 5, the second core pattern forming resin layer 5 is laminated on the same surface as the lower cladding layer 2 on which the first core pattern 4 is formed. The second core pattern 6 can be formed on the first cladding layer 2 without peeling off in the subsequent second core pattern 6 formation step.
工程Cにおいて、第2コアパターン形成用樹脂層5を積層した後に、第2コアパターン形成用樹脂層5の表面を平坦化することが好ましい。平坦化する方法としては、第2コアパターン形成用樹脂層5側に、平板(図示せず)をあてがって加圧することによって、第2コアパターン形成用樹脂層5の表面を一様に平坦化することが好ましい。第2コアパターン形成用樹脂層5の表面を平坦化することによって、上面が平坦な第2コアパターン6を得ることができるため、略矩形の断面形状の第2コアパターン6を得ることでき、良好な光の伝搬ができる。また、上記の方法で平坦化することによって、例えば第1コアパターン4が密な部分と疎な部分が同一基板内に共存している場合にも、一定の厚さの第2コアパターン5が得やすい。 In step C, it is preferable to flatten the surface of the second core pattern forming resin layer 5 after laminating the second core pattern forming resin layer 5. As a method of flattening, the surface of the second core pattern forming resin layer 5 is uniformly flattened by applying a flat plate (not shown) to the second core pattern forming resin layer 5 side and applying pressure. It is preferable to do. By flattening the surface of the resin layer 5 for forming the second core pattern, the second core pattern 6 having a flat upper surface can be obtained, so that the second core pattern 6 having a substantially rectangular cross-sectional shape can be obtained. Good light propagation is possible. Further, by flattening by the above method, for example, even when the first core pattern 4 has a dense portion and a sparse portion coexist in the same substrate, the second core pattern 5 having a certain thickness is formed. Easy to get.
工程Cの前に、図2(a)及び(b)に示すように、第1コアパターン4に第1光路変換ミラー8aを形成することが好ましい。工程Cの前に第1光路変換ミラー8を形成することによって、第2コアパターン6に余計な切り欠きを形成することなく第1光路変換ミラー8を設けることができる。第1光路変換ミラー8aの形成方法としては、特に限定はなく、レーザーアブレーション及びダイシングソー等の切削加工を用いて第1光路変換ミラー8a用の傾斜面を形成する方法等が好適に挙げられる。 Prior to step C, it is preferable to form the first optical path conversion mirror 8a on the first core pattern 4 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). By forming the first optical path conversion mirror 8 before the step C, the first optical path conversion mirror 8 can be provided without forming unnecessary cutouts in the second core pattern 6. A method of forming the first optical path conversion mirror 8a is not particularly limited, and a method of forming an inclined surface for the first optical path conversion mirror 8a by using a cutting process such as laser ablation and a dicing saw is preferable.
[工程D]
工程Dとして、図1(d)に示すように、第2コアパターン形成用樹脂層5をパターン化し、第1コアパターン4との間に間隙を有する第2コアパターン6を形成する。
第2コアパターン6を形成する方法としては、特に限定はなく、例えば第2コアパターン形成用樹脂層5を形成した後に、エッチング等により第2コアパターン6を形成する方法が挙げられる。
第1コアパターン4と第2コアパターン6との少なくとも一部の間に間隙を有することによって、第1コアパターン4と第2コアパターン6のそれぞれに光信号を伝送することができる。
[Process D]
As step D, as shown in FIG. 1D, the second core pattern forming resin layer 5 is patterned to form a second core pattern 6 having a gap with the first core pattern 4.
The method for forming the second core pattern 6 is not particularly limited. For example, after the second core pattern forming resin layer 5 is formed, the second core pattern 6 may be formed by etching or the like.
By providing a gap between at least a part of the first core pattern 4 and the second core pattern 6, an optical signal can be transmitted to each of the first core pattern 4 and the second core pattern 6.
第1コアパターン4が2つ以上形成された場合には、工程Dにおいて、第1コアパターン4間の少なくとも1つに第2コアパターン6を形成することが好ましい。第2コアパターン6を第1コアパターン4間に形成することによって、第1コアパターン4と第2コアパターン6との間隙の狭い狭ピッチ形状とすることができる。 When two or more first core patterns 4 are formed, it is preferable to form the second core pattern 6 in at least one of the first core patterns 4 in the step D. By forming the second core pattern 6 between the first core patterns 4, a narrow pitch shape with a narrow gap between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 can be obtained.
工程Dにおいて、第1コアパターン4の両側に第2コアパターン6を形成することが好ましい。第2コアパターン6を第1コアパターン4の両側に形成することによって、第1コアパターン4と第2コアパターン6との間隙の狭い狭ピッチ形状とすることができる。 In step D, it is preferable to form the second core pattern 6 on both sides of the first core pattern 4. By forming the second core pattern 6 on both sides of the first core pattern 4, a narrow pitch shape with a narrow gap between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 can be obtained.
工程Dにおいて、第2コアパターン形成用樹脂層5が感光性の樹脂である場合には、フォトリソグラフィー加工によってパターン化することができる。具体的なフォトリソグラフィー加工としては、所望するパターン形状が描画されたフォトマスクを介し、露光にてコア層に未硬化部と硬化部を形成し、未硬化部を溶解、除去可能な各種溶剤及びアルカリ溶液等の現像液を用いた現像処理によってパターン化することができる。 In Step D, when the second core pattern forming resin layer 5 is a photosensitive resin, it can be patterned by photolithography. As specific photolithography processing, various solvents that can form uncured portions and cured portions in the core layer by exposure through a photomask on which a desired pattern shape is drawn, and dissolve and remove the uncured portions; Patterning can be performed by a developing process using a developing solution such as an alkaline solution.
工程Dにおいて、第1コアパターン4の両側に第2コアパターン6を形成することが好ましい。図1(d)に示すように、第1コアパターン4が2つ以上形成され、第1コアパターン4の両脇にそれぞれ第2コアパターン6を形成することによって、狭ピッチ(狭間隙)のコアパターンを形成し得る。 In step D, it is preferable to form the second core pattern 6 on both sides of the first core pattern 4. As shown in FIG. 1D, two or more first core patterns 4 are formed, and the second core pattern 6 is formed on both sides of the first core pattern 4, thereby forming a narrow pitch (narrow gap). A core pattern may be formed.
工程Dの後に、図3(a)及び(b)に示すように、第2コアパターン6に第2光路変換ミラー8bを形成することが好ましい。第2コアパターン6に第2光路変換ミラー8bを設ける工程としては、第2コアパターン6を形成する工程Dの後であればよく、上部クラッド層7を形成する工程Eの後であってもよい。第1コアパターン4に第1光路変換ミラー8aが設けられている場合には、第1コアパターン4の光軸に対して第1光路変換ミラー8aと異なる位置に第2光路変換ミラー8bを設けると、互い違い(千鳥状)に光路変換ミラー8を形成することができる。これにより、ダイシングソー等で、光軸に対して略垂直方向にダイシングブレードを動かして、第2光路変換ミラー8bを形成する際に、第1コアパターン4の光軸上に余分な切り欠きを形成することなく第2コアパターン6に第2光路変換ミラー8bを設けることができるため、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の良好な光伝搬損失を両立することができる。 After the step D, it is preferable to form the second optical path conversion mirror 8b on the second core pattern 6 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The step of providing the second optical path conversion mirror 8b on the second core pattern 6 may be after the step D of forming the second core pattern 6, and even after the step E of forming the upper cladding layer 7. Good. When the first optical path conversion mirror 8a is provided on the first core pattern 4, the second optical path conversion mirror 8b is provided at a position different from the first optical path conversion mirror 8a with respect to the optical axis of the first core pattern 4. Then, the optical path conversion mirrors 8 can be formed alternately (staggered). Accordingly, when the dicing blade is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis with a dicing saw or the like to form the second optical path conversion mirror 8b, an extra notch is formed on the optical axis of the first core pattern 4. Since the second optical path conversion mirror 8b can be provided in the second core pattern 6 without being formed, both the first core pattern 4 and the second core pattern 6 can have good light propagation loss.
[工程E]
工程Eとして、図1(e)に示すように、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の形成面側に、上部クラッド層7を積層することが好ましい。本発明においては、第1コアパターン4及び第2コアパターン6上のほとんどを空気クラッドにして上部クラッド層7を設けないで実施することも可能である。
上部クラッド層7を形成する方法としては、特に限定はなく、例えば第1コアパターン4及び第2コアパターン6の形成面側からクラッド層形成用樹脂ワニスを、スピンコーター、ダイコーター、コンマコーター、カーテンコーター等を用いて直接塗布し、上述したようなフォトリソグラフィー加工によって形成する方法が挙げられる。別の方法としては、あらかじめ支持フィルム上にクラッド層形成用樹脂ワニスを塗布したクラッド層形成用樹脂フィルムを、ロールラミネート、真空ロールラミネート、平板ラミネート、真空平板ラミネート、常圧プレス、真空プレス等を用いて第1コアパターン4及び第2コアパターン6の形成面側から積層し、同じくフォトリソグラフィー加工によって形成する方法が挙げられる。また、別の方法としては、クラッド層形成用樹脂ワニスを、スクリーン印刷及び所望箇所に部分的に塗布することによって形成する方法が挙げられる。
上部クラッド層7を積層することによって、第1コアパターン4及び第2コアパターン6を外部からの異物等の付着による光伝搬損失の低下を抑制することができる。また、異なる工程で形成された第1コアパターン4及び第2コアパターン6を同時に同一の上部クラッド層7で埋め込むため効率的に光導波路を形成できる。
[Step E]
As the process E, as shown in FIG.1 (e), it is preferable to laminate | stack the upper clad layer 7 on the formation surface side of the 1st core pattern 4 and the 2nd core pattern 6. As shown in FIG. In the present invention, most of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 may be air clad and the upper clad layer 7 may not be provided.
The method for forming the upper cladding layer 7 is not particularly limited. For example, a resin varnish for forming a cladding layer is formed from the formation surface side of the first core pattern 4 and the second core pattern 6, and a spin coater, a die coater, a comma coater, There is a method in which the film is directly applied using a curtain coater or the like and formed by photolithography as described above. As another method, a clad layer forming resin film in which a clad layer forming resin varnish is previously coated on a support film is applied to a roll laminate, a vacuum roll laminate, a flat plate laminate, a vacuum flat plate laminate, an atmospheric pressure press, a vacuum press, etc. A method of laminating from the formation surface side of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 and similarly forming by photolithography is used. Moreover, as another method, the method of forming the resin varnish for clad layer formation by screen-printing and partially apply | coating to a desired location is mentioned.
By laminating the upper clad layer 7, it is possible to suppress a decrease in light propagation loss due to adhesion of foreign matters or the like from the outside to the first core pattern 4 and the second core pattern 6. Further, since the first core pattern 4 and the second core pattern 6 formed in different processes are simultaneously embedded with the same upper cladding layer 7, an optical waveguide can be formed efficiently.
工程Eにおいて、第1コアパターン4と第2コアパターン6との間隙に上部クラッド層7を充填することが好ましい。上記の間隙を充填することによって、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の側面も異物等の付着による光伝搬損失の低下を抑制することができる。 In step E, it is preferable to fill the gap between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 with the upper cladding layer 7. By filling the gap, the side surfaces of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 can also suppress a decrease in light propagation loss due to adhesion of foreign matters or the like.
工程Eにおいて、第1コアパターン4に形成された第1光路変換ミラー8a上の上部クラッド層7を除去する工程をさらに有することが好ましい。第1コアパターン4に設けた第1光路変換ミラー8aを空気反射ミラー(樹脂と空気の屈折率差を用いて光路変換させるミラー)にする場合には、工程Eにおいて、図4に示すように、第1光路変換ミラー8a上の上部クラッド層7を除去してミラー開口部9を形成するとよい。第1光路変換ミラー上の上部クラッド層7の除去方法としては、特に限定はないが、上部クラッド層7をフォトリソグラフィー加工等で除去すると、第1光路変換ミラー8aを傷つけにくく形成できるため好ましい。また、第1光路変換ミラー8a上のみではなく、第1光路変換ミラー8aを含む周辺(第2コアパターン6が外部に剥き出しにならない程度)を除去すると、フォトリソグラフィー加工による加工ずれが多少発生しても第1光路変換ミラー8面aは良好に反射できるため好ましい。 In step E, it is preferable to further include a step of removing the upper clad layer 7 on the first optical path conversion mirror 8a formed in the first core pattern 4. When the first optical path conversion mirror 8a provided in the first core pattern 4 is an air reflecting mirror (a mirror that performs optical path conversion using a difference in refractive index between resin and air), as shown in FIG. The mirror opening 9 may be formed by removing the upper clad layer 7 on the first optical path conversion mirror 8a. A method for removing the upper clad layer 7 on the first optical path conversion mirror is not particularly limited, but it is preferable to remove the upper clad layer 7 by photolithography or the like because the first optical path conversion mirror 8a can be formed less easily. Further, when not only the first optical path conversion mirror 8a but also the periphery including the first optical path conversion mirror 8a (the extent to which the second core pattern 6 is not exposed to the outside) is removed, a processing deviation due to photolithography processing is slightly generated. However, the first optical path conversion mirror 8 surface a is preferable because it can be favorably reflected.
工程Eにおいて、第2コアパターン6に形成された第2光路変換ミラー8b上の上部クラッド層7を除去する工程をさらに有することが好ましい。第2コアパターン6に設けた第2光路変換ミラー8bを空気反射ミラー(樹脂と空気の屈折率差を用いて光路変換させるミラー)にする場合には、工程Eにおいて、図4に示すように、第2光路変換ミラー8b上の上部クラッド層7を除去してミラー開口部9を形成するとよい。第2光路変換ミラー8b上の上部クラッド層7の除去方法としては、特に限定はないが、第1光路変換ミラー8aと同様の方法で除去することでミラー開口部9を形成できる。 In step E, it is preferable to further include a step of removing the upper clad layer 7 on the second optical path conversion mirror 8b formed in the second core pattern 6. When the second optical path conversion mirror 8b provided on the second core pattern 6 is an air reflecting mirror (a mirror that converts an optical path using a difference in refractive index between resin and air), as shown in FIG. The mirror opening 9 may be formed by removing the upper cladding layer 7 on the second optical path conversion mirror 8b. A method for removing the upper clad layer 7 on the second optical path conversion mirror 8b is not particularly limited. However, the mirror opening 9 can be formed by removing the upper clad layer 7 in the same manner as the first optical path conversion mirror 8a.
以下に、本発明の光導波路の製造方法で製造された光導波路の各部材について詳細に説明する。 Below, each member of the optical waveguide manufactured with the manufacturing method of the optical waveguide of this invention is demonstrated in detail.
[基板]
光導波路は基板1を備えることによって、光導波路に強靱性、剛性、フレキシブル性を付与する効果、光路変換ミラー8(第1光路変換ミラー8a、第2光路変換ミラー8b)を形成する際の光導波路の破断を抑制する効果が得られる。基板1が不要である場合には、後の工程で、下部クラッド層2から剥離除去してもよい。
上記の観点から、光導波路に用い得る基板1の材質としては、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、上記各基板上に樹脂層を形成した樹脂層付き基板、上記各基板上に金属層を形成した金属層付き基板、FR−4基板、電気配線板等が挙げられる。
なお、基板1と下部クラッド層2との接着性がない場合や、接着性が弱い場合には、基板1表面に接着層を設けた接着層付き基板であってもよく、基板1の表面に粗化処理及びカップリング処理を施した基板を用いてもよい。
光路変換ミラー8が設けられた光導波路であって、第1コアパターン4、第2コアパターン6を伝搬する光信号が、基板1を透過する場合には、使用する光信号の波長に対して光伝送に支障がない範囲の透明性を有する基板1であるとよい。
[substrate]
The optical waveguide is provided with the substrate 1, thereby providing the optical waveguide with an effect of providing toughness, rigidity, and flexibility, and light for forming the optical path conversion mirror 8 (the first optical path conversion mirror 8 a and the second optical path conversion mirror 8 b). An effect of suppressing breakage of the waveguide is obtained. If the substrate 1 is not necessary, it may be peeled off from the lower cladding layer 2 in a later step.
From the above viewpoint, the material of the substrate 1 that can be used for the optical waveguide includes, for example, a glass epoxy resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, a metal substrate, and a resin in which a resin layer is formed on each substrate. Examples include a substrate with a layer, a substrate with a metal layer in which a metal layer is formed on each substrate, an FR-4 substrate, and an electric wiring board.
In the case where there is no adhesion between the substrate 1 and the lower cladding layer 2 or the adhesion is weak, a substrate with an adhesion layer in which an adhesion layer is provided on the surface of the substrate 1 may be used. You may use the board | substrate which performed the roughening process and the coupling process.
When the optical signal propagating through the first core pattern 4 and the second core pattern 6 is transmitted through the substrate 1 with respect to the wavelength of the optical signal to be used. It is preferable that the substrate 1 has transparency within a range that does not hinder optical transmission.
光導波路に剛性を付与したい場合には、基板1として剛性及び強靱性のある基板1を用いるとよく、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、FR−4基板、電気配線板が好適に挙げられる。
基板1の厚さは、特に限定はないが、40μm以上であると、基板1としての強度が得やすいという利点があり、2000μm以下であると剛性かつ低背な光導波路を得やすいという利点がある。以上の観点から、基板1の厚さは、40〜2000μmの範囲であることが好ましく、50〜1000μmの範囲であることがより好ましい。
When it is desired to give rigidity to the optical waveguide, it is preferable to use a rigid and tough substrate 1 as the substrate 1, for example, a glass epoxy resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a resin. Preferable examples include a substrate with a layer, a substrate with a metal layer, an FR-4 substrate, and an electric wiring board.
The thickness of the substrate 1 is not particularly limited, but if it is 40 μm or more, there is an advantage that it is easy to obtain the strength as the substrate 1, and if it is 2000 μm or less, there is an advantage that it is easy to obtain a rigid and low-profile optical waveguide. is there. From the above viewpoint, the thickness of the substrate 1 is preferably in the range of 40 to 2000 μm, and more preferably in the range of 50 to 1000 μm.
光導波路に柔軟性を付与したい場合には、基板1として柔軟性及び強靭性のある基板1を用いるとよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルサルファイド、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドが好適に挙げられる。
基板1の厚さは、特に限定はないが、5μm以上であると、基板1としての強度が得やすいという利点があり、200μm以下であると低背でフレキシブル性が得やすいという利点がある。以上の観点から、基板1の厚さは、5〜200μmの範囲であることが好ましく、10〜100μmの範囲であることがより好ましい。
When it is desired to impart flexibility to the optical waveguide, a substrate 1 having flexibility and toughness may be used as the substrate 1, for example, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, polyamide Preferable examples include polycarbonate, polyphenylene ether, polyether sulfide, polyarylate, liquid crystal polymer, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, polyamideimide, and polyimide.
The thickness of the substrate 1 is not particularly limited, but when it is 5 μm or more, there is an advantage that the strength as the substrate 1 is easily obtained, and when it is 200 μm or less, there is an advantage that flexibility is easily obtained with a low profile. From the above viewpoint, the thickness of the substrate 1 is preferably in the range of 5 to 200 μm, and more preferably in the range of 10 to 100 μm.
[第1コアパターン]
光導波路に用いられる第1コアパターン4は、下部クラッド層2及び上部クラッド層7よりも高屈折率であり、光を伝搬する主要な部位である。第1コアパターン4は、延伸する複数の線状パターンを有している。第1コアパターン4は、伝搬する検出光及び光信号の波長に対して、光の伝搬に悪影響の出ない程度の透明性を有していればよい。
なお、第1コアパターン形成用樹脂は、第2コアパターン形成用樹脂と同一材料であっても、異なる材料であってもよい。
[First core pattern]
The first core pattern 4 used in the optical waveguide has a higher refractive index than the lower clad layer 2 and the upper clad layer 7 and is a main part that propagates light. The first core pattern 4 has a plurality of linear patterns that extend. The first core pattern 4 only needs to have a transparency that does not adversely affect the propagation of light with respect to the wavelength of the detection light and the optical signal that propagates.
The first core pattern forming resin may be the same material as the second core pattern forming resin or may be a different material.
第1コアパターン4の厚さについては特に限定されないが、形成後の第1コアパターン4の厚さが、10μm以上であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバ又は光導波路との結合において位置合わせトレランスが拡大できるという利点があり、160μm以下であると、光デバイス形成後の受発光素子又は光ファイバ又は光導波路との結合において、結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、第1コアパターン4の厚さは、10〜160μmの範囲であることが好ましく、30〜150μmの範囲であることがより好ましい。 The thickness of the first core pattern 4 is not particularly limited, but when the thickness of the first core pattern 4 after formation is 10 μm or more, the light receiving / emitting element, the optical fiber, or the optical waveguide after the formation of the optical waveguide is formed. There is an advantage that the alignment tolerance can be increased in the coupling, and if it is 160 μm or less, there is an advantage that the coupling efficiency is improved in the coupling with the light emitting / receiving element or the optical fiber or the optical waveguide after the optical device is formed. From the above viewpoint, the thickness of the first core pattern 4 is preferably in the range of 10 to 160 μm, and more preferably in the range of 30 to 150 μm.
[第2コアパターン]
光導波路に用いられる第2コアパターン6は、下部クラッド層2及び上部クラッド層7よりも高屈折率であり、光が伝搬する主要な部位である。第2コアパターン6は、第1コアパターン4間の少なくとも1つに配置され、第1コアパターン4との間に間隙を有している。第2コアパターン6は、伝搬する検出光及び光信号の波長に対して、光の伝搬に悪影響の出ない程度の透明性を有していればよい。
[Second core pattern]
The second core pattern 6 used for the optical waveguide has a higher refractive index than the lower cladding layer 2 and the upper cladding layer 7 and is a main part through which light propagates. The second core pattern 6 is disposed in at least one between the first core patterns 4 and has a gap between the first core patterns 4. The second core pattern 6 only needs to have a transparency that does not adversely affect the propagation of light with respect to the wavelength of the detection light and the optical signal that propagates.
第2コアパターン6の厚さについては、特に限定されないが、第1コアパターン4の間に第2コアパターン形成用樹脂層5を埋め込んでから形成するため、第1コアパターン4の厚さ以上とすることが好ましい。第2コアパターン6の厚さは、10μm以上であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバ又は光導波路との結合において位置合わせトレランスが拡大できるという利点があり、160μm以下であると、光デバイス形成後の受発光素子又は光ファイバ又は光導波路との結合において、結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、第2コアパターン6の厚さは、10〜160μmの範囲であることが好ましく、30〜150μmの範囲であることがより好ましい。 The thickness of the second core pattern 6 is not particularly limited. However, since the second core pattern forming resin layer 5 is embedded between the first core patterns 4, the thickness is equal to or greater than the thickness of the first core pattern 4. It is preferable that When the thickness of the second core pattern 6 is 10 μm or more, there is an advantage that the alignment tolerance can be increased in the coupling with the light emitting / receiving element or the optical fiber or the optical waveguide after the optical waveguide is formed, and is 160 μm or less. There is an advantage that the coupling efficiency is improved in coupling with the light emitting / receiving element or the optical fiber or the optical waveguide after the optical device is formed. From the above viewpoint, the thickness of the second core pattern 6 is preferably in the range of 10 to 160 μm, and more preferably in the range of 30 to 150 μm.
ワニス状の樹脂から第2コアパターン形成用樹脂層5を積層する方法では、スピンコーター、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター等で塗布量、スピン速度、塗工速度を適宜調整し、塗布した後に表面を平坦化する処理、平坦化しながら所望の樹脂層の厚さに調節する処理、プレ乾燥処理等を行うことにより、所望の厚さ・平坦性を確保できる。
フィルム状の樹脂から第2コアパターン形成用樹脂層5を積層する方法では、(所望の第2コアパターン6の厚さ)−(下部クラッド層2上における第1コアパターン4平均膜厚)の厚さの樹脂フィルムを積層すると、所望の厚さの第2コアパターン6が得られる。具体的には、第1コアパターン4の断面形状が50μm×50μmであって、250μmピッチに下部クラッド層2上全面に配置されているときに、厚さ55μmの第2コアパターン6を得るためには、下部クラッド層2上における第1コアパターン4平均膜厚は、10μm(50μm×50μm/250μm)であるため、上記式より、厚さ45μmの第2コアパターン形成用樹脂フィルムが採用される。
第2コアパターン形成用樹脂層は、表面を平坦化すると所望の厚さの第2コアパターン6を得やすいので、第2コアパターン形成用樹脂層を積層する際、または積層した後に、第2コアパターン形成用樹脂層側に剛直な平板をあてがい加圧することによって平坦化することが好ましい。第2コアパターン形成用樹脂層上に支持フィルムがある場合には、支持フィルム上に剛直な平板をあてがい加圧することによって平坦化することができる。加圧する圧力としては、第2コアパターン形成用樹脂の流動性によって適宜選択できるが、0.1〜5.0MPaであることが好ましく、0.2〜3.0MPaであることがより好ましく、0.2〜1.0MPaであることが更に好ましい。第2コアパターン形成用樹脂の流動性を向上させるために、加圧と共に加温してもよい。加温する温度としては、適宜選択できるが、熱硬化性成分及び光硬化性成分の熱による反応を抑制して解像性を確保し、平坦化するという観点から、40℃〜200℃であることが好ましく、40℃〜180℃であることがより好ましく、40℃〜140℃であることが更に好ましい。
In the method of laminating the second core pattern forming resin layer 5 from the varnish-like resin, the coating amount, spin speed, and coating speed are appropriately adjusted with a spin coater, die coater, comma coater, gravure coater, etc. A desired thickness and flatness can be ensured by performing a process for flattening the surface, a process for adjusting the thickness of the resin layer to a desired level while performing the planarization, a pre-drying process, and the like.
In the method of laminating the resin layer 5 for forming the second core pattern from a film-like resin, (desired thickness of the second core pattern 6) − (average thickness of the first core pattern 4 on the lower cladding layer 2) When the resin film having a thickness is laminated, the second core pattern 6 having a desired thickness is obtained. Specifically, in order to obtain the second core pattern 6 having a thickness of 55 μm when the cross-sectional shape of the first core pattern 4 is 50 μm × 50 μm and disposed on the entire surface of the lower cladding layer 2 at a pitch of 250 μm. Since the average thickness of the first core pattern 4 on the lower clad layer 2 is 10 μm (50 μm × 50 μm / 250 μm), a resin film for forming a second core pattern having a thickness of 45 μm is adopted from the above formula. The
When the surface of the second core pattern forming resin layer is flattened, it is easy to obtain the second core pattern 6 having a desired thickness. Therefore, when the second core pattern forming resin layer is laminated, It is preferable to flatten the substrate by applying a rigid flat plate to the core pattern forming resin layer side and applying pressure. When the support film is on the second core pattern forming resin layer, the support film can be flattened by applying a rigid flat plate to the support film and applying pressure. The pressure to be pressurized can be appropriately selected depending on the fluidity of the second core pattern forming resin, but is preferably 0.1 to 5.0 MPa, more preferably 0.2 to 3.0 MPa, More preferably, it is 2 to 1.0 MPa. In order to improve the fluidity of the second core pattern forming resin, heating may be performed together with pressurization. Although it can select suitably as temperature to heat, it is 40 to 200 degreeC from a viewpoint of suppressing the reaction by the heat | fever of a thermosetting component and a photocurable component, ensuring resolution and planarizing. It is preferable that it is 40 to 180 degreeC, and it is still more preferable that it is 40 to 140 degreeC.
第2コアパターン形成用樹脂5の表面を平坦化するための平板の種類としては、特に限定はないが、ガラスエポキシ樹脂板、セラミック板、ガラス板、シリコン基板、プラスチック板、各種金属板、各種金属合金板等が好適に挙げられる。平板のヤング率は、特に限定はないが、平板の厚さや第2コアパターン形成用樹脂の流動性によって適宜選択することができ、2〜1000GPaであることが好ましく、50〜500GPaであることがより好ましく、100〜250GPaであることが更に好ましい。平板の厚さは、加圧に対する耐性を有するという観点から、50μm〜20mmであることが好ましく、100μm〜10mmであることがより好ましく、100μm〜5mmであることが更に好ましい。 The type of the flat plate for flattening the surface of the second core pattern forming resin 5 is not particularly limited, but is a glass epoxy resin plate, a ceramic plate, a glass plate, a silicon substrate, a plastic plate, various metal plates, various types. A metal alloy plate etc. are mentioned suitably. The Young's modulus of the flat plate is not particularly limited, but can be appropriately selected according to the thickness of the flat plate and the fluidity of the second core pattern forming resin, preferably 2 to 1000 GPa, and preferably 50 to 500 GPa. More preferred is 100 to 250 GPa. The thickness of the flat plate is preferably 50 μm to 20 mm, more preferably 100 μm to 10 mm, and still more preferably 100 μm to 5 mm from the viewpoint of having resistance to pressurization.
第1コアパターン4と第2コアパターン6との間隙の幅は、特に限定はないが、第1コアパターン4と第2コアパターン6との位置ずれが多少発生しても解像性よくコアパターン形成ができると共に、狭ピッチ化できるという観点から、5μm〜125μmの範囲であることが好ましく、20μm〜80μmの範囲であることがより好ましく、20μm〜50μmの範囲であることが更に好ましい。間隙は、上部クラッド層7で充填されていることが好ましい。 The width of the gap between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 is not particularly limited, but the core has good resolution even if there is some misalignment between the first core pattern 4 and the second core pattern 6. From the standpoint that the pattern can be formed and the pitch can be narrowed, it is preferably in the range of 5 μm to 125 μm, more preferably in the range of 20 μm to 80 μm, and still more preferably in the range of 20 μm to 50 μm. The gap is preferably filled with the upper cladding layer 7.
[下部クラッド層]
光導波路に用いられる第2コアパターン6の下方に設けられる下部クラッド層2は、第1コアパターン4及び第2コアパターン6よりも屈折率が低ければ、それらとの界面で、全反射を繰り返しながら光を伝搬することが可能であるため好ましい。
[Lower cladding layer]
If the lower clad layer 2 provided below the second core pattern 6 used in the optical waveguide has a lower refractive index than the first core pattern 4 and the second core pattern 6, total reflection is repeated at the interface between them. However, it is preferable because it can propagate light.
下部クラッド層2の厚さについては、特に限定はないが、第2コアパターン6の光の閉じ込め性の観点から5μm以上であると好ましく、厚い樹脂層の形成性の観点から200μm以下であると好ましい。下部クラッド層2の厚さは、厚さの制御及び低背化の観点から10μm〜100μmの範囲であることがより好ましく、10μm〜50μmの範囲であることが更に好ましい。
なお、下部クラッド層2は、単層であっても、複数層からなっていてもよく、上部クラッド層7と同じ材料であっても異なる材料であってもよい。
The thickness of the lower cladding layer 2 is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more from the viewpoint of light confinement of the second core pattern 6, and is 200 μm or less from the viewpoint of the formation of a thick resin layer. preferable. The thickness of the lower clad layer 2 is more preferably in the range of 10 μm to 100 μm, and still more preferably in the range of 10 μm to 50 μm, from the viewpoint of thickness control and low profile.
The lower clad layer 2 may be a single layer or a plurality of layers, and may be the same material as the upper clad layer 7 or a different material.
[上部クラッド層]
光導波路に用いられる第1コアパターン4及び第2コアパターン6を覆う上部クラッド層7は、第1コアパターン4及び第2コアパターン6よりも屈折率が低ければ、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の光の閉じ込め性が良好となり、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の保護ができるため好ましい。
[Upper clad layer]
If the refractive index of the upper cladding layer 7 covering the first core pattern 4 and the second core pattern 6 used in the optical waveguide is lower than that of the first core pattern 4 and the second core pattern 6, the first core pattern 4 and the second core pattern 6 are used. The light confinement property of the two-core pattern 6 is good, and the first core pattern 4 and the second core pattern 6 can be protected, which is preferable.
上部クラッド層7の厚さについては、特に限定はないが、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の光の閉じ込め性の観点から第1コアパターン4及び第2コアパターン6の上面から5μm以上であると好ましく、樹脂層の形成性の観点から下部クラッド層2の表面から200μm以下であると好ましい。上部クラッド層7の厚さは、フォトリソグラフィー加工性、光導波路への適度な剛性を確保する観点から、下部クラッド層2の表面から20μm〜160μmの範囲であることがより好ましく、50μm〜160μmの範囲であることが更に好ましい。
なお、上部クラッド層7は、単層であっても、複数層からなっていてもよく、下部クラッド層2と同じ材料であっても異なる材料であってもよい。
The thickness of the upper clad layer 7 is not particularly limited, but is 5 μm from the top surface of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 from the viewpoint of light confinement of the first core pattern 4 and the second core pattern 6. From the viewpoint of the resin layer formability, the thickness is preferably 200 μm or less from the surface of the lower cladding layer 2. The thickness of the upper clad layer 7 is more preferably in the range of 20 μm to 160 μm from the surface of the lower clad layer 2 from the viewpoint of ensuring photolithography processability and appropriate rigidity to the optical waveguide, and is 50 μm to 160 μm. More preferably, it is in the range.
The upper clad layer 7 may be a single layer or a plurality of layers, and may be the same material as the lower clad layer 2 or a different material.
[光路変換ミラー]
第1コアパターン4の光軸上、又は/及び第2コアパターン6の光軸上には、光路変換ミラー8を設けてもよい。光路変換ミラー8は、第1コアパターン4又は/及び第2コアパターン6を伝搬した光を、下部クラッド層2の形成面に対して略垂直方向に光路変換可能な機構であれば特に限定はなく、光路変換角度が45〜135°であることが好ましく、75〜105°であることがより好ましく、87〜93°であることが更に好ましい。また、光路変換ミラー8が光路変換する方向は、下部クラッド層2側でも下部クラッド層2と反対側でもよい。下部クラッド層2側に光路変換されて、基板1を透過する場合には、基板1に透過する光の波長に対して透明性を有していることが好ましい。
光路変換ミラー8は、第1コアパターン4の光軸上、又は/及び第2コアパターン6の光軸上に略45°の傾斜面を形成した空気反射ミラーや、傾斜面に反射金属層を形成した金属反射ミラーであってもよい。反射金属層の形成方法としては、特に限定はないが、蒸着、スパッタ、めっき等が挙げられる。反射金属層の種類としては、Au、Ag、Cu、Al、Cu、Ni、Ti等の各種金属、及びそれらの合金等が好適に用いられる。
[Optical path conversion mirror]
An optical path conversion mirror 8 may be provided on the optical axis of the first core pattern 4 and / or on the optical axis of the second core pattern 6. The optical path conversion mirror 8 is not particularly limited as long as it is a mechanism capable of optical path conversion of light propagating through the first core pattern 4 and / or the second core pattern 6 in a direction substantially perpendicular to the formation surface of the lower cladding layer 2. The optical path conversion angle is preferably 45 to 135 °, more preferably 75 to 105 °, and still more preferably 87 to 93 °. The direction in which the optical path conversion mirror 8 changes the optical path may be on the lower clad layer 2 side or on the opposite side of the lower clad layer 2. When the light path is changed to the lower clad layer 2 side and transmitted through the substrate 1, it is preferable that the light is transmitted with respect to the wavelength of the light transmitted through the substrate 1.
The optical path conversion mirror 8 includes an air reflection mirror in which an inclined surface of approximately 45 ° is formed on the optical axis of the first core pattern 4 and / or the optical axis of the second core pattern 6, or a reflective metal layer on the inclined surface. It may be a formed metal reflecting mirror. The method for forming the reflective metal layer is not particularly limited, and examples thereof include vapor deposition, sputtering, and plating. As the type of the reflective metal layer, various metals such as Au, Ag, Cu, Al, Cu, Ni, Ti, and alloys thereof are preferably used.
本発明の光導波路の製造方法によれば、コアパターン間の間隙の狭い狭ピッチ形状であっても、工程A及び工程Bにて、第1コアパターン4を形成した後に、工程C及びDにて第2コアパターン6を形成することによって、現像残りや裾引きが発生しにくくなる。現像残りや裾引きが発生しないことによって、伝搬する光信号が良好にコアパターン内を伝搬することができ、光伝搬損失の悪化を防ぐことができる。
本発明の光導波路の製造方法では、第2コアパターン6を形成する際に、その近傍には、すでに形成された第1コアパターン4が存在しており、第1コアパターン4が第2コアパターン形成用樹脂6の現像によって除去される部位の少なくとも一方の壁面となっている。一度形状が加工されたコアパターンの表面(第1コアパターン6の側面)は、第2コアパターン形成用樹脂(第1コアパターン形成用樹脂と第2コアパターン形成用樹脂が同一の場合も含む)と明瞭な界面を形成するため、現像による第2コアパターン形成用樹脂の膨潤や溶解のほかに、上記界面での剥離も進みやすいため、解像性よく良好なパターンが形成することができる。
According to the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, even in a narrow pitch shape with a narrow gap between core patterns, after forming the first core pattern 4 in the steps A and B, the steps C and D are performed. By forming the second core pattern 6, it is difficult for development residue and tailing to occur. Since no development residue or tailing occurs, the propagating optical signal can be favorably propagated through the core pattern, and deterioration of the optical propagation loss can be prevented.
In the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention, when the second core pattern 6 is formed, the first core pattern 4 that has already been formed is present in the vicinity thereof, and the first core pattern 4 is the second core. It becomes at least one wall surface of the part removed by development of the pattern forming resin 6. The surface of the core pattern once processed in shape (side surface of the first core pattern 6) includes the second core pattern forming resin (the case where the first core pattern forming resin and the second core pattern forming resin are the same). ) And a clear interface, and in addition to the swelling and dissolution of the resin for forming the second core pattern by development, peeling at the interface is easy to proceed, so that a good pattern with good resolution can be formed. .
本発明の光導波路の製造方法によって得られる光導波路は、図4に示すように、第1コアパターン4に形成された第1光路変換ミラー8a及び第2コアパターン6に第2光路変換ミラー8bが設けられ、それらに設けられた光路変換ミラーが互い違い(千鳥状)に配置された光導波路である。千鳥状に光路変換ミラーが配置されることによって、例えば、得られる光導波路のコアパターンピッチのn倍間隔で発光点を複数備えたレーザーダイオード(発光素子)のチップや、同じく得られる光導波路のコアパターンピッチのn倍間隔で受光点を複数備えたフォトダイオード(受光素子)のチップをn個並列して光信号の授受が可能となるため、省スペースで小型・薄型の光導波路を得ることができる。換言すれば、単位体積あたりの伝送量を多くすることが可能である。 As shown in FIG. 4, the optical waveguide obtained by the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention includes a first optical path conversion mirror 8a formed on the first core pattern 4 and a second optical path conversion mirror 8b on the second core pattern 6. Are provided, and the optical path conversion mirrors provided thereon are staggered (staggered). By arranging the optical path conversion mirrors in a staggered manner, for example, a chip of a laser diode (light emitting element) having a plurality of light emitting points at intervals of n times the core pattern pitch of the obtained optical waveguide, Since it is possible to send and receive optical signals by paralleling n photodiode (light receiving element) chips with multiple light receiving points at n times the core pattern pitch, it is possible to obtain a small and thin optical waveguide in a small space Can do. In other words, it is possible to increase the transmission amount per unit volume.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。
(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質量部を秤量して移し、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時間撹拌した。更に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。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
Example 1
[Preparation of resin film for forming clad layer]
<Production of (A) (meth) acrylic polymer (base polymer)>
46 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate and 23 parts by mass of methyl lactate were weighed and transferred to a flask equipped with a stirrer, a cooling pipe, a gas introduction pipe, a dropping funnel and a thermometer, and stirred while introducing nitrogen gas. went. The liquid temperature was raised to 65 ° C., 47 parts by weight of methyl methacrylate, 33 parts by weight of butyl acrylate, 16 parts by weight of 2-hydroxyethyl methacrylate, 14 parts by weight of methacrylic acid, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile ) A mixture of 3 parts by mass, 46 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 23 parts by mass of methyl lactate was added dropwise over 3 hours, followed by stirring at 65 ° C. for 3 hours. Furthermore, stirring was continued at 95 ° C. for 1 hour to obtain a solution of (A) (meth) acrylic polymer (solid content: 45% by mass).
<重量平均分子量の測定>
(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(東ソー株式会社製「SD−8022」、「DP−8020」、「RI−8020」)を用いて測定した結果、3.9×104であった。なお、カラムは日立化成株式会社製「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。
<Measurement of weight average molecular weight>
(A) As a result of measuring the weight average molecular weight (in terms of standard polystyrene) of (meth) acrylic polymer using GPC (“SD-8022”, “DP-8020”, “RI-8020” manufactured by Tosoh Corporation), 3 9 × 10 4 . As the column, “Gelpack GL-A150-S” and “Gelpack GL-A160-S” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. were used.
<Measurement of acid value>
As a result of measuring the acid value of (A) (meth) acrylic polymer, it was 79 mgKOH / g. The acid value was calculated from the amount of 0.1 mol / L potassium hydroxide aqueous solution required to neutralize the (A) (meth) acrylic polymer solution. At this time, the point at which the phenolphthalein added as an indicator changed color from colorless to pink was defined as the neutralization point.
<クラッド層形成用樹脂ワニスの調合>
ベースポリマーとして、(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(新中村化学工業株式会社製「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(新中村化学工業株式会社製「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式会社製「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・ジャパン株式会社製「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・ジャパン株式会社製「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式会社製「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。
<Preparation of resin varnish for forming clad layer>
As a base polymer, (A) (meth) acrylic polymer solution (solid content 45 mass%) 84 mass parts (solid content 38 mass parts), (B) Urethane (meth) acrylate having a polyester skeleton as a photocuring component (new) 33 parts by mass of “U-200AX” manufactured by Nakamura Chemical Co., Ltd., and 15 parts by mass of urethane (meth) acrylate having a polypropylene glycol skeleton (“UA-4200” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), (C) thermosetting As a component, 20 parts by mass of a polyfunctional block isocyanate solution (solid content: 75% by mass) obtained by protecting an isocyanurate type trimer of hexamethylene diisocyanate with methyl ethyl ketone oxime (“Sumijour BL3175” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) 15 parts by weight), (D) As a photopolymerization initiator, 1- [4 (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (“Irgacure 2959” manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.), 1 part by mass, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) ) 1 part by mass of phenylphosphine oxide (“Irgacure 819” manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.) and 23 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate as an organic solvent for dilution were mixed with stirring. After pressure filtration using a polyflon filter having a pore diameter of 2 μm (“PF020” manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.), degassing was performed under reduced pressure to obtain a resin varnish for forming a cladding layer.
[クラッド層形成用樹脂フィルムの作製]
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(東洋紡績株式会社製「コスモシャインA4100」、厚さ50μm)の非処理面上に、塗工機(株式会社ヒラノテクシード製、マルチコーターTM−MC)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式会社製「ピューレックスA31」、厚さ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さは、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る。
[Preparation of resin film for forming clad layer]
The coating varnish (manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.) is applied to the non-treated surface of the PET film (“Cosmo Shine A4100” manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 50 μm) as a support film. , Multi-coater TM-MC), and after drying at 100 ° C. for 20 minutes, a surface release treatment PET film (“Purex A31” manufactured by Teijin DuPont Films Ltd., thickness 25 μm) is pasted as a protective film, A resin film for forming a cladding layer was obtained.
At this time, the thickness of the resin layer formed from the clad layer forming resin varnish can be arbitrarily adjusted by adjusting the gap of the coating machine.
[コアパターン形成用樹脂フィルムの作製]
<コアパターンクラッド層形成用樹脂形成用ベースポリマー;(メタ)アクリルポリマ(P−1)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42質量部及び乳酸メチル21質量部を秤量して移し、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、N−シクロヘキシルマレイミド14.5質量部、ベンジルアクリレート20質量部、O−フェニルフェノール1.5EOアクリレート39質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート14質量部、メタクリル酸12.5質量部、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4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37質量部、及び乳酸メチル21質量部の混合物を3時間かけて滴下後、65℃で3時間撹拌した。更に95℃で1時間撹拌を続けて、(メタ)アクリルポリマー(P−1)溶液(固形分45質量%)を得た。
上記と同様な方法で、P−1溶液の酸価及び重量平均分子量を測定した結果、それぞれ80mgKOH/g、32,000であった。
[Preparation of resin film for core pattern formation]
<Base polymer for core pattern clad layer formation; production of (meth) acrylic polymer (P-1)>
42 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate and 21 parts by mass of methyl lactate were weighed and transferred to a flask equipped with a stirrer, a cooling pipe, a gas introduction pipe, a dropping funnel and a thermometer, and stirred while introducing nitrogen gas. went. The liquid temperature was raised to 65 ° C., 14.5 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, 20 parts by mass of benzyl acrylate, 39 parts by mass of O-phenylphenol 1.5EO acrylate, 14 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate, 12. After dropping a mixture of 5 parts by mass, 4 parts by mass of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 37 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 21 parts by mass of methyl lactate over 3 hours, 65 ° C. For 3 hours. Furthermore, stirring was continued at 95 ° C. for 1 hour to obtain a (meth) acrylic polymer (P-1) solution (solid content: 45% by mass).
As a result of measuring the acid value and the weight average molecular weight of the P-1 solution by the same method as described above, they were 80 mg KOH / g and 32,000, respectively.
<コアパターン形成用樹脂ワニスの調合>
(A)主鎖にマレイミド骨格を含むアルカリ可溶性(メタ)アクリルポリマーとして、上記P−1溶液(固形分45質量%)60質量部、(B)重合性化合物として、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(日立化成株式会社製「ファンクリルFA−324A」(「ファンクリル」は登録商標))15質量部及びエトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(日立化成株式会社製「ファンクリルFA−321A」)15質量部、フェノールビフェニレン型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製「NC−3000」、エポキシ当量275g/eq)10質量部、(C)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(BASFジャパン株式会社製「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(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア819」)1質量部を広口のポリ瓶に秤量して移し、撹拌機を用いて、温度25℃、回転数400min−1の条件で、6時間撹拌した。その後、孔径2μmのポリフロンフィルタ(東洋濾紙株式会社製「PF020」)及び孔径0.5μmのメンブレンフィルタ(東洋濾紙株式会社製「J050A」)を用いて、温度25℃、圧力0.4MPaの条件で加圧濾過した。続いて、真空ポンプ及びベルジャーを用いて減圧度50mmHgの条件で15分間減圧脱泡し、コアパターン形成用樹脂ワニスを得た。
<Preparation of resin varnish for core pattern formation>
(A) As an alkali-soluble (meth) acrylic polymer containing a maleimide skeleton in the main chain, 60 parts by mass of the P-1 solution (solid content: 45% by mass), (B) as a polymerizable compound, ethoxylated bisphenol A diacrylate ( 15 parts by mass of "Fancryl FA-324A"("Fankrill" is a registered trademark) manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. and 15 parts by mass of ethoxylated bisphenol A diacrylate ("Fankrill FA-321A" manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 10 parts by mass of phenol biphenylene type epoxy resin (“NC-3000” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 275 g / eq), (C) 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl]-as a polymerization initiator 2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one ("Iraki" manufactured by BASF Japan Ltd.) 2959 ") 1 part by weight, 1 part by weight of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide (" Irgacure 819 "manufactured by BASF Japan Ltd.) was weighed and transferred to a wide-mouthed plastic bottle, and the stirrer was The mixture was stirred for 6 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 400 min −1 . Then, using a polyflon filter having a pore diameter of 2 μm (“PF020” manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) and a membrane filter having a pore diameter of 0.5 μm (“J050A” manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.), a temperature of 25 ° C. and a pressure of 0.4 MPa. And filtered under pressure. Subsequently, defoaming was performed under reduced pressure for 15 minutes using a vacuum pump and a bell jar under conditions of a reduced pressure of 50 mmHg to obtain a resin varnish for forming a core pattern.
<第1及び第2コアパターン形成用樹脂フィルムの作製>
上記コアパターン形成用樹脂ワニスを、PETフィルム(東洋紡績株式会社製「A1517」、厚さ16μm)の非処理面上に塗工機(株式会社ヒラノテクシード製マルチコーター「TM−MC」)を用いて塗布し、100℃で20分乾燥し、次いで保護フィルムとして離型PETフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製「ピューレックスA31」、厚さ25μm)を貼付け、第1及び第2コアパターン形成用樹脂フィルムを得た。このとき第1及び第2コアパターン形成用樹脂フィルムの厚さは、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る。
<Preparation of first and second core pattern forming resin films>
Using the above-mentioned resin varnish for forming a core pattern on a non-treated surface of a PET film (“A1517” manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 16 μm) using a coating machine (Multicoater “TM-MC” manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.) Apply and dry at 100 ° C. for 20 minutes, and then apply a release PET film (“Purex A31” manufactured by Teijin DuPont Films Ltd., thickness 25 μm) as a protective film, and resin films for forming the first and second core patterns Got. At this time, the thicknesses of the first and second core pattern forming resin films can be arbitrarily adjusted by adjusting the gap of the coating machine.
[光導波路の作製例]
<下部クラッド層の形成>
基板1として100mm×100mmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社製「カプトンEN」、厚さ25μm)を用い、一方の面に、上記で得られた厚さ15μmの下部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(株式会社名機製作所製「MVLP−500」)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度90℃、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、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、第1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3000mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、170℃で1時間加熱乾燥及び硬化し、厚さ15μmの下部クラッド層2を形成した。
[Production example of optical waveguide]
<Formation of lower cladding layer>
A polyimide film of 100 mm × 100 mm (“Kapton EN” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd., thickness 25 μm) was used as the substrate 1, and the resin film for forming a lower cladding layer having a thickness of 15 μm obtained above was formed on one surface. After peeling off the protective film, using a vacuum pressurization laminator (“MVLP-500” manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) and vacuuming to 500 Pa or less, pressure 0.4 MPa, temperature 90 ° C., pressurization time 30 seconds. The film was heat-pressed and laminated under the conditions. Then, the ultraviolet-ray (wavelength 365nm) was irradiated by 3000 mJ / cm < 2 > from the support film side of the resin film for 1st clad layer formation using the ultraviolet exposure machine (Oku Seisakusho "EXM-1172"). Then, the support film was peeled off, dried and cured at 170 ° C. for 1 hour, and the lower cladding layer 2 having a thickness of 15 μm was formed.
<第1コアパターンの形成>
上記で得られた下部クラッド層2の形成面に、上記で得られた厚さ50μmの第1コアパターン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(株式会社名機製作所製「MVLP−500」)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度65℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着した。続いて、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、開口部(50μm×10mm、ピッチ125μm)を有するネガ型フォトマスクを介して、支持フィルム側から紫外線(波長365nm)を2500mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、現像液(1%炭酸カリウム水溶液)を用いて、未硬化の第1コアパターン層形成用樹脂を除去し、次いで水洗浄を行った。続いて、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、形成した第1コアパターン4側から紫外線(波長365nm)を3000mJ/cm2で照射し光硬化した。次いで160℃で1時間加熱硬化した。得られた第1コアパターン4の厚さは50μmで、幅は50μm、ピッチは125μmであった。
<Formation of first core pattern>
After peeling off the protective film of the resin film for forming the first core pattern having a thickness of 50 μm obtained above on the formation surface of the lower clad layer 2 obtained above, a vacuum pressure laminator (manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) Using “MVLP-500”), vacuuming was performed to 500 Pa or less, and thermocompression bonding was performed under the conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 65 ° C., and a pressurization time of 30 seconds. Subsequently, using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.), ultraviolet light (wavelength 365 nm) from the support film side through a negative photomask having openings (50 μm × 10 mm, pitch 125 μm). ) At 2500 mJ / cm 2 . Thereafter, the support film was peeled off, the uncured first core pattern layer forming resin was removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution), and then washed with water. Subsequently, using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.), ultraviolet light (wavelength 365 nm) was irradiated from the formed first core pattern 4 side at 3000 mJ / cm 2 and photocured. Subsequently, it was heat-cured at 160 ° C. for 1 hour. The thickness of the obtained first core pattern 4 was 50 μm, the width was 50 μm, and the pitch was 125 μm.
<第2コアパターンの形成>
上記で得られた第1コアパターン4の形成面側から、上記で得られた厚さ31μmの第2コアパターン形成用樹脂フィルムの保護フィルムを剥離した後に、支持フィルム側に厚さ1.0mmのSUS304(ヤング率;200GPa)をあてがい、真空加圧式ラミネータ(株式会社名機製作所製「MVLP−500」)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度65℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着し、第2コアパターン形成用樹脂層3の表面を平坦化した。続いて、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、開口部(50μm×10mm、ピッチ125μm)を有するネガ型フォトマスクを介して、先に形成した第1コアパターン4の間に開口部が配置されるように位置合わせをし、支持フィルム側から紫外線(波長365nm)を2500mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、現像液(1%炭酸カリウム水溶液)を用いて、未硬化の第2コアパターン層形成用樹脂を除去し、次いで水洗浄を行い、160℃で1時間加熱乾燥及び硬化し、パターン化した第2コアパターン6を形成した。得られた第2コアパターン6の厚さは51μmで、幅は50μm、ピッチは125μmであった。
第1コアパターン4と第2コアパターン6との平均間隙幅は、25μmであり、現像残り及び裾引きなく良好に形成できた。第1コアパターン4と第2コアパターン6とからなるコアパターンのピッチは、62.5μmであった。
<Formation of second core pattern>
After peeling the protective film of the resin film for forming the second core pattern having a thickness of 31 μm obtained above from the formation surface side of the first core pattern 4 obtained above, the thickness of 1.0 mm is formed on the support film side. SUS304 (Young's modulus: 200 GPa) was applied to a vacuum pressurization laminator (“MVLP-500” manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) and evacuated to 500 Pa or less, then pressure 0.4 MPa, temperature 65 ° C., pressurization The surface of the second core pattern forming resin layer 3 was flattened by thermocompression bonding under the condition of time 30 seconds. Subsequently, the first core pattern previously formed through a negative photomask having openings (50 μm × 10 mm, pitch 125 μm) using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.) Positioning was performed so that an opening was disposed between 4 and ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 2500 mJ / cm 2 from the support film side. Thereafter, the support film is peeled off, and the uncured second core pattern layer forming resin is removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution), followed by washing with water, heating at 160 ° C. for 1 hour, and drying. Cured and patterned second core pattern 6 was formed. The thickness of the obtained second core pattern 6 was 51 μm, the width was 50 μm, and the pitch was 125 μm.
The average gap width between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 was 25 μm, and it could be formed satisfactorily without developing residue and tailing. The pitch of the core pattern composed of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 was 62.5 μm.
<上部クラッド層の形成>
上記で得られた厚さ30μmの上部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(株式会社名機製作所製「MVLP−500」)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度90℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着した。続いて、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、第3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3000mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、170℃で1時間加熱乾燥及び硬化し、上部クラッド層7を形成し、光導波路とした。下部クラッド層2表面からの上部クラッド層7上面までの高さは70μmであり、第1コアパターン4と第2コアパターンの間は良好に埋め込まれていた。
<Formation of upper clad layer>
After peeling off the protective film of the resin film for forming the upper clad layer having a thickness of 30 μm obtained above, it was evacuated to 500 Pa or less using a vacuum pressure laminator (“MVLP-500” manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.). Thereafter, thermocompression bonding was performed under the conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 90 ° C., and a pressurization time of 30 seconds. Subsequently, ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 3000 mJ / cm 2 from the support film side of the third cladding layer forming resin film using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Then, the support film was peeled off, dried and cured at 170 ° C. for 1 hour, and the upper clad layer 7 was formed to obtain an optical waveguide. The height from the surface of the lower cladding layer 2 to the upper surface of the upper cladding layer 7 was 70 μm, and the space between the first core pattern 4 and the second core pattern was well embedded.
(実施例2)
[光路変換ミラーを有する光導波路の作製例]
実施例1において、第1コアパターン4のピッチを200μmにし、第2コアパターン6のピッチを200μmにした(使用した第2コアパターン形成用樹脂フィルムの厚さ;41μm)。第1コアパターン4及び第2コアパターン6の断面形状は実施例1と同様である。第1コアパターン4と第2コアパターン6との平均間隙幅は、75μmであり、現像残り及び裾引きなく良好に形成できた。第1コアパターン4と第2コアパターン6からなるコアパターンのピッチは、100μmであった。
(Example 2)
[Production example of optical waveguide having optical path conversion mirror]
In Example 1, the pitch of the 1st core pattern 4 was 200 micrometers, and the pitch of the 2nd core pattern 6 was 200 micrometers (thickness of the used resin film for 2nd core pattern formation; 41 micrometers). The cross-sectional shapes of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 are the same as those in the first embodiment. The average gap width between the first core pattern 4 and the second core pattern 6 was 75 μm, and it could be formed satisfactorily without developing residue and tailing. The pitch of the core pattern composed of the first core pattern 4 and the second core pattern 6 was 100 μm.
<光路変換ミラーの作製>
第1コアパターン4を形成した後(第2コアパターン形成用樹脂層を積層する前)に、第1コアパターン4の光軸に対して垂直方向(基板端より20mm地点2箇所、第1光路変換ミラー8間が80mm)に、45°の傾斜面を持つダイシングブレードを備えたダイシングソー(株式会社ディスコ社製「DAC552」)を用いて第1コアパターン4の光路上に第1光路変換ミラー8aを形成した。さらに第2コアパターン6を形成した後に、第2コアパターン6の光軸に対して垂直方向に(基板端より19mm地点2箇所、第1光路変換ミラー8a間が82mm)に、上記ダイシングソーを用いて第2コアパターン4の光路上に第2光路変換ミラー8bを形成した。
第2光路変換ミラー8bを形成した後に、第1コアパターン4及び第2コアパターン6の形成面側から、上記で得られた厚さ50μmの上部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、真空加圧式ラミネータ(株式会社名機製作所製「MVLP−500」)を用い、500Pa以下に真空引きした後、圧力0.4MPa、温度90℃、加圧時間30秒の条件にて加熱圧着した。続いて、60μm角の遮光部を有するネガ型フォトマスクを該遮光部が第1光路変換ミラー8a及び第2光路変換ミラー8bを内包する用に位置合わせし、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、上部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300mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、現像液(1%炭酸カリウム水溶液)を用いて、未硬化の上部クラッド層形成用樹脂を除去した。次いで水洗浄を行い、上記紫外線露光機を用いて、紫外線(波長365nm)を4000mJ/cm2で照射した。その後、170℃で1時間加熱乾燥及び硬化し、第1光路変換ミラー8a及び第2光路変換ミラー8b上及びその周囲の上部クラッド層7が除去してミラー開口部9を形成し、第1光路変換ミラー8aと第2光路変換ミラー8bが千鳥状に配置されたミラー付き光導波路を作成した(図4参照)。
得られたミラー付き光導波路の基板1側から第1光路変換ミラー8a及び第2光路変換ミラー8bへ光を入射したところ、それぞれ光軸上のもう一方の光路変換ミラー8で光路変換され、基板1垂直に光が出射された。
<Production of optical path conversion mirror>
After forming the first core pattern 4 (before laminating the second core pattern forming resin layer), the first optical path is perpendicular to the optical axis of the first core pattern 4 (two locations at 20 mm from the substrate end). The first optical path conversion mirror is formed on the optical path of the first core pattern 4 using a dicing saw (“DAC552” manufactured by DISCO Corporation) having a dicing blade having a 45 ° inclined surface between the conversion mirrors 8. 8a was formed. Further, after the second core pattern 6 is formed, the dicing saw is placed in a direction perpendicular to the optical axis of the second core pattern 6 (2 points at 19 mm from the substrate end and 82 mm between the first optical path conversion mirrors 8a). The second optical path conversion mirror 8b was formed on the optical path of the second core pattern 4 by using it.
After forming the second optical path conversion mirror 8b, the protective film of the resin film for forming the upper cladding layer having a thickness of 50 μm obtained above is peeled off from the surface on which the first core pattern 4 and the second core pattern 6 are formed. Using a vacuum pressurizing laminator (“MVLP-500” manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.), after vacuuming to 500 Pa or less, thermocompression bonding was performed under conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 90 ° C., and a pressurization time of 30 seconds. . Subsequently, a negative photomask having a 60 μm square light shielding portion is aligned so that the light shielding portion includes the first optical path conversion mirror 8a and the second optical path conversion mirror 8b, and an ultraviolet exposure machine (manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Using “EXM-1172”), ultraviolet light (wavelength 365 nm) was irradiated at 300 mJ / cm 2 from the support film side of the resin film for forming the upper cladding layer. Thereafter, the support film was peeled off, and the uncured resin for forming the upper clad layer was removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution). Next, washing with water was performed, and ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 4000 mJ / cm 2 using the above-described ultraviolet exposure machine. Thereafter, it is heated and dried at 170 ° C. for 1 hour and cured, and the upper clad layer 7 on and around the first optical path conversion mirror 8a and the second optical path conversion mirror 8b is removed to form a mirror opening 9, and the first optical path An optical waveguide with a mirror in which the conversion mirror 8a and the second optical path conversion mirror 8b are arranged in a staggered manner was created (see FIG. 4).
When light is incident on the first optical path conversion mirror 8a and the second optical path conversion mirror 8b from the substrate 1 side of the obtained optical waveguide with a mirror, the optical path is converted by the other optical path conversion mirror 8 on the optical axis, respectively. 1 Light was emitted vertically.
(比較例1)
実施例1において、第1コアパターン形成用樹脂を積層した後に、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、開口部(50μm×10mm、ピッチ62.5μm)を有するネガ型フォトマスクを介して、支持フィルム側から紫外線(波長365nm)を2500mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、現像液(1%炭酸カリウム水溶液)を用いて、未硬化の第1コアパターン層形成用樹脂を除去し、次いで水洗浄を行った(第2コアパターン6は形成せず)。その結果、第1コアパターン4間には現像残り、裾引きが発生していた。光信号も良好に伝搬しなかった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, after laminating the first core pattern forming resin, an opening (50 μm × 10 mm, pitch 62.5 μm) is provided using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 2500 mJ / cm 2 from the support film side through a negative photomask. Thereafter, the support film was peeled off, the uncured first core pattern layer forming resin was removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution), and then washed with water (the second core pattern 6 was formed). Not). As a result, the remaining development and tailing occurred between the first core patterns 4. The optical signal did not propagate well.
(比較例2)
実施例2において、第1コアパターン形成用樹脂を積層した後に、紫外線露光機(株式会社オーク製作所製「EXM−1172」)を用いて、開口部(50μm×10mm、ピッチ100μm)を有するネガ型フォトマスクを介して、支持フィルム側から紫外線(波長365nm)を2500mJ/cm2で照射した。その後、支持フィルムを剥離し、現像液(1%炭酸カリウム水溶液)を用いて、未硬化の第1コアパターン層形成用樹脂を除去し、次いで水洗浄を行った(第2コアパターン6は形成せず)。その結果、第1コアパターン4間には裾引きが発生していた。
(Comparative Example 2)
In Example 2, after laminating the first core pattern forming resin, a negative type having openings (50 μm × 10 mm, pitch 100 μm) using an ultraviolet exposure machine (“EXM-1172” manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Ultraviolet light (wavelength 365 nm) was irradiated at 2500 mJ / cm 2 from the support film side through a photomask. Thereafter, the support film was peeled off, the uncured first core pattern layer forming resin was removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution), and then washed with water (the second core pattern 6 was formed). Not). As a result, skirting occurred between the first core patterns 4.
<光路変換ミラーの作製>
また、第1コアパターン4を形成した後、第1コアパターン4の光軸に対して垂直方向(基板端より20mm地点2箇所、第1光路変換ミラー8a間が80mmと、基板端より19mm地点2箇所、第1光路変換ミラー8間が82mm)に、45°の傾斜面を持つダイシングブレードを備えたダイシングソー(株式会社ディスコ社製「DAC552」)を用いて第1コアパターン4の光路上に第1光路変換ミラー8aを形成した。さらに実施例2と同様に上部クラッド層7を形成し、次いでミラー開口部9を形成した。得られたミラー付き光導波路は、第1光路変換ミラー8aは千鳥状に配置されていたが、基板端より19mm地点の第1光路変換ミラー8を有する第1コアパターン4には、切り欠けがあった。
<Production of optical path conversion mirror>
In addition, after forming the first core pattern 4, the direction perpendicular to the optical axis of the first core pattern 4 (2 points 20 mm from the substrate end, 80 mm between the first optical path conversion mirrors 8 a, and 19 mm point from the substrate end) On the optical path of the first core pattern 4 using a dicing saw ("DAC552" manufactured by DISCO Corporation) provided with a dicing blade having an inclined surface of 45 ° at two locations, 82 mm between the first optical path conversion mirrors 8) The first optical path conversion mirror 8a was formed. Further, an upper cladding layer 7 was formed in the same manner as in Example 2, and then a mirror opening 9 was formed. In the obtained optical waveguide with a mirror, the first optical path conversion mirrors 8a are arranged in a staggered pattern, but the first core pattern 4 having the first optical path conversion mirror 8 at a point of 19 mm from the end of the substrate is not cut. there were.
本発明の光導波路の製造方法によって得られる光導波路は、狭ピッチなコアパターンを有する光導波路である。また、千鳥状に配置された光路変換ミラーを有する光導波路とすることもできり、高密度なコアパターン配線を得ることができるため、各種光学装置、インターコネクション等の幅広い分野に適用可能である。 The optical waveguide obtained by the optical waveguide manufacturing method of the present invention is an optical waveguide having a narrow pitch core pattern. In addition, since it can be an optical waveguide having optical path conversion mirrors arranged in a staggered manner and a high-density core pattern wiring can be obtained, it can be applied to a wide range of fields such as various optical devices and interconnections. .
1…基板
2…下部クラッド層
3…第1コアパターン形成用樹脂層
4…第1コアパターン
5…第2コアパターン形成用樹脂層
6…第2コアパターン
7…上部クラッド層
8…光路変換ミラー
8a…第1光路変換ミラー
8b…第2光路変換ミラー
9…ミラー開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... Lower clad layer 3 ... 1st core pattern formation resin layer 4 ... 1st core pattern 5 ... 2nd core pattern formation resin layer 6 ... 2nd core pattern 7 ... Upper clad layer 8 ... Optical path conversion mirror 8a ... 1st optical path conversion mirror 8b ... 2nd optical path conversion mirror 9 ... Mirror opening part
Claims (15)
前記第1コアパターン形成用樹脂層をパターン化し、延伸する線状パターンの第1コアパターンを形成する工程Bと、
前記下部クラッド層及び前記第1コアパターン上に、第2コアパターン形成用樹脂層を積層する工程Cと、
前記第2コアパターン形成用樹脂層をパターン化し、前記第1コアパターンとの間に間隙を有する第2コアパターンを形成する工程D
とを含む光導波路の製造方法。 Step A of laminating a first core pattern forming resin layer on the lower cladding layer;
Patterning the first core pattern forming resin layer and forming a first core pattern of a linear pattern to be stretched; and
A step C of laminating a second core pattern forming resin layer on the lower cladding layer and the first core pattern;
Step D of patterning the second core pattern forming resin layer to form a second core pattern having a gap with the first core pattern
An optical waveguide manufacturing method including:
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