JP2015043050A - Optical waveguide and method for manufacturing the same - Google Patents

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大地 酒井
Daichi Sakai
大地 酒井
黒田 敏裕
Toshihiro Kuroda
敏裕 黒田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide capable of readily detecting a positional deviation between a core pattern and a patterned upper clad layer.SOLUTION: An optical waveguide includes on a first clad layer: a first core pattern having a refractive index higher than that of the first clad layer; a second core pattern having a refractive index lower than that of the first core pattern and higher than that of the clad layer; and a patterned second clad layer covering the upper surface and the side surface of the first core pattern.

Description

本発明は、光導波路及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the same.

情報容量の増大に伴い、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータや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、ルータやサーバ装置内のボード間あるい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、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、加工性や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 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 or a server device, optical fibers that have a higher degree of freedom in wiring and can be densified than optical fibers. It is desirable to use a waveguide. Among them, an optical waveguide using a polymer material excellent in processability and economy is promising.

この光導波路には、特許文献1に記載のように、下部クラッド層上にコアパターンを形成し、該コアパターンを上部クラッド層で覆った後で、該上部クラッド層を前記コアパターンに合わせてパターン化したものがある。
特許文献1に記載の光導波路のように、コアパターンと上部クラッド層とを別工程でパターン化する場合には、光信号の伝送の不具合や光導波路実装の不具合が発生しないように、上部クラッド層がコアパターンからずれることなく形成されていることが要求される。
In this optical waveguide, as described in Patent Document 1, a core pattern is formed on a lower clad layer, the core pattern is covered with an upper clad layer, and then the upper clad layer is aligned with the core pattern. There is a pattern.
When the core pattern and the upper clad layer are patterned in separate processes, as in the optical waveguide described in Patent Document 1, the upper clad is prevented so as not to cause a defect in optical signal transmission or an optical waveguide mounting. It is required that the layer is formed without deviating from the core pattern.

特開2012−155035号公報JP 2012-155035 A

しかし、特許文献1に記載の光導波路は、コアパターン及び上部クラッド層がともに、透過性の高い樹脂から形成されており、屈折率差も小さいため、コアパターンと上部クラッド層とを別部材として視認することが困難で、コアパターンとパターン化された上部クラッド層との位置ずれを測定することが難しかった。
そこで、本発明は、コアパターンとパターン化された上部クラッド層との位置ずれを、容易に測定可能な光導波路を提供することを課題とする。
However, in the optical waveguide described in Patent Document 1, both the core pattern and the upper clad layer are made of a highly transmissive resin, and the difference in refractive index is small, so that the core pattern and the upper clad layer are separate members. It was difficult to visually recognize, and it was difficult to measure misalignment between the core pattern and the patterned upper cladding layer.
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical waveguide that can easily measure a positional shift between a core pattern and a patterned upper cladding layer.

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、下部クラッド層(本発明においては、第1クラッド層という)に、コアパターンを覆う上部クラッド層(本発明においては、第2クラッド層という)と位置相関が確保された別のコアパターンを設けることにより、コアパターンと、コアパターンを覆う上部クラッド層との位置ずれを測定できることを見出した。本発明は、かかる知見にもとづいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
(1)第1クラッド層上に、前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターンと、前記第1コアパターンの上面及び側面を覆う第2クラッド層と、前記第1コアパターンよりも低い屈折率を有し、かつ前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有し、該第2クラッド層と位置相関が確保された第2コアパターンと、を有する光導波路、
(2)前記第2コアパターンと、前記第2クラッド層とが同一工程で形成される(1)に記載の光導波路、
(3)前記第2コアパターンと、前記第2クラッド層が、同一材料から形成されてなる(1)又は(2)に記載の光導波路、
(4)前記第2コアパターンの側面及び上面が、前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層により覆われている(1)〜(3)のいずれかに記載の光導波路、
(5)前記第2クラッド層の側面及び上面が、前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層により覆われている(1)〜(4)のいずれかに記載の光導波路、
(6)前記第1クラッド層と前記第1コアパターンとの間に、前記第1コアパターンよりも屈折率の低い第4クラッド層を有する(1)〜(5)のいずれかに記載の光導波路、
(7)前記第4クラッド層が、前記第2クラッド層に埋設されている(6)に記載の光導波路、
(8)前記第1コアパターンの光軸上及び前記第2コアパターンの光軸上の少なくとも一方に、光路変換ミラーが設けられている(1)〜(7)のいずれかに記載の光導波路、
(9)第1クラッド層上に、前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターンを形成する工程Aと、前記第1クラッド層上に、前記第1コアパターンよりも低い屈折率を有し、かつ前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第2コアパターンを形成するとともに、前記第1コアパターンの上面及び側面に第2クラッド層を形成する工程Bと、を有する光導波路の製造方法、
(10)前記工程Bの前に、前記第1クラッド層上に、前記第1コアパターンよりも屈折率の低い第4クラッド層を形成する工程Cを有する(9)に記載の光導波路の製造方法、
(11)前記工程Bの後に、前記第2コアパターンの側面及び上面に前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層を形成する工程Dを有する(9)又は(10)に記載の光導波路の製造方法、
(12)前記工程Dにおいて、前記第3クラッド層によって、前記第2クラッド層が埋設される(11)に記載の光導波路の製造方法、
(13)前記工程Aの後に、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンの少なくともいずれかの光軸上に光路変換ミラーを設ける工程Eを有する(9)〜(12)のいずれかに記載の光導波路の製造方法、
(14)(1)〜(8)のいずれかに記載の光導波路において、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンに検出光を入射し、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンから出射された検出光の互いの位置から前記第1コアパターンに対する前記第2クラッド層の光軸に対して垂直方向かつ基板平面方向の位置ずれ量を検出する光導波路の位置検出方法、
を提供するものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the lower cladding layer (referred to as the first cladding layer in the present invention) and the upper cladding layer (in the present invention, the second cladding layer) covering the core pattern. It has been found that by providing another core pattern in which positional correlation is ensured with the clad layer, the positional deviation between the core pattern and the upper clad layer covering the core pattern can be measured. The present invention has been completed based on such knowledge.
That is, the present invention
(1) On the first cladding layer, a first core pattern having a refractive index higher than that of the first cladding layer, a second cladding layer covering an upper surface and a side surface of the first core pattern, and the first cladding layer A second core pattern having a refractive index lower than that of one core pattern and having a refractive index higher than that of the first cladding layer and having a positional correlation with the second cladding layer. Optical waveguide,
(2) The optical waveguide according to (1), wherein the second core pattern and the second cladding layer are formed in the same step.
(3) The optical waveguide according to (1) or (2), wherein the second core pattern and the second cladding layer are formed of the same material.
(4) The optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein a side surface and an upper surface of the second core pattern are covered with a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern.
(5) The optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein a side surface and an upper surface of the second cladding layer are covered with a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern.
(6) The light according to any one of (1) to (5), wherein a fourth cladding layer having a refractive index lower than that of the first core pattern is provided between the first cladding layer and the first core pattern. Waveguide,
(7) The optical waveguide according to (6), wherein the fourth cladding layer is embedded in the second cladding layer,
(8) The optical waveguide according to any one of (1) to (7), wherein an optical path conversion mirror is provided on at least one of the optical axis of the first core pattern and the optical axis of the second core pattern. ,
(9) Step A of forming a first core pattern having a refractive index higher than the refractive index of the first cladding layer on the first cladding layer, and the first core pattern on the first cladding layer. Forming a second core pattern having a lower refractive index and a refractive index higher than that of the first cladding layer, and forming a second cladding layer on the upper and side surfaces of the first core pattern. A method of manufacturing an optical waveguide having step B;
(10) The optical waveguide according to (9), further comprising a step C of forming a fourth cladding layer having a refractive index lower than that of the first core pattern on the first cladding layer before the step B. Method,
(11) The method according to (9) or (10), which includes a step D of forming a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern on a side surface and an upper surface of the second core pattern after the step B. Manufacturing method of optical waveguide,
(12) In the step D, the method for manufacturing an optical waveguide according to (11), wherein the second cladding layer is embedded by the third cladding layer,
(13) The method according to any one of (9) to (12), further including a step E of providing an optical path conversion mirror on at least one of the optical axes of the first core pattern and the second core pattern after the step A. Manufacturing method of optical waveguide,
(14) In the optical waveguide according to any one of (1) to (8), detection light is incident on the first core pattern and the second core pattern, and the first core pattern and the second core pattern are used. A position detection method of an optical waveguide for detecting a positional shift amount in a direction perpendicular to the optical axis of the second cladding layer with respect to the first core pattern and in a substrate plane direction from the mutual positions of the emitted detection lights;
Is to provide.

本発明によれば、コアパターンと、該コアパターンを覆うパターン化された上部クラッド層との位置ずれを容易に測定可能な光導波路を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical waveguide which can measure easily the position shift of a core pattern and the patterned upper clad layer which covers this core pattern can be provided.

本発明の光導波路の一態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the one aspect | mode of the optical waveguide of this invention. 本発明の光導波路の別の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the optical waveguide of this invention. 本発明の光導波路の別の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the optical waveguide of this invention. 図1の光導波路の第1コアパターンの光軸に沿った断面図である。It is sectional drawing along the optical axis of the 1st core pattern of the optical waveguide of FIG. 図4の光導波路の平面図である。It is a top view of the optical waveguide of FIG.

本発明の実施形態に係る光導波路は、図1〜図5に示すように、第1クラッド層1上に、第1クラッド層1の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターン5と、第1コアパターン5の上面及び側面を覆う第2クラッド層2と、第1コアパターン5よりも低い屈折率を有し、かつ第1クラッド層1の屈折率よりも高い屈折率を有し、第2クラッド層2と位置相関が確保された第2コアパターン6とを有する光導波路である。
前記第1クラッド層1は、第1クラッド層形成用樹脂を用いて形成することが好ましく、前記第1コアパターン5は、前記樹脂とは異なる第1コアパターン形成用樹脂を用いて形成することが好ましく、前記第2クラッド層2は、前記各樹脂とは異なる第2クラッド層形成用樹脂を用いて形成することが好ましく、前記第2コアパターン形成用樹脂は、前記第1クラッド層形成用樹脂や第1コアパターン形成用樹脂と異なる樹脂を用いて形成することが好ましく、また、前記第2コアパターン形成用樹脂は前記第2クラッド層形成用樹脂と同じ樹脂を用いて形成することが好ましい。
As shown in FIGS. 1 to 5, the optical waveguide according to the embodiment of the present invention has a first core pattern 5 having a refractive index higher than the refractive index of the first cladding layer 1 on the first cladding layer 1. The second cladding layer 2 covering the upper surface and the side surface of the first core pattern 5, and the refractive index lower than that of the first core pattern 5 and the refractive index higher than the refractive index of the first cladding layer 1. The optical waveguide includes the second cladding layer 2 and the second core pattern 6 in which positional correlation is ensured.
The first cladding layer 1 is preferably formed using a first cladding layer forming resin, and the first core pattern 5 is formed using a first core pattern forming resin different from the resin. Preferably, the second clad layer 2 is preferably formed using a second clad layer forming resin different from each of the resins, and the second core pattern forming resin is used for forming the first clad layer. It is preferable to use a resin different from the resin and the first core pattern forming resin, and the second core pattern forming resin is formed using the same resin as the second cladding layer forming resin. preferable.

第2コアパターン6は、通常、第2クラッド層2の位置を測定するための検査用の光導波路として機能するが、必要に応じて光伝送に用いる光導波路として機能させることもできる。
第2コアパターン6と、第1コアパターン5を覆う第2クラッド層2とは、同一工程で形成されると、それらの位置を相関よく形成できるため好ましい。
さらに、第2コアパターン6と、第1コアパターン5を覆う第2クラッド層2とは、同一材料から形成されると、第2コアパターン6の位置検出用の光に対して透明性が得られやすいため好ましい。
The second core pattern 6 normally functions as an optical waveguide for inspection for measuring the position of the second cladding layer 2, but can also function as an optical waveguide used for optical transmission as necessary.
It is preferable that the second core pattern 6 and the second cladding layer 2 covering the first core pattern 5 are formed in the same process because their positions can be formed with good correlation.
Further, when the second core pattern 6 and the second cladding layer 2 covering the first core pattern 5 are formed of the same material, transparency is obtained with respect to the light for position detection of the second core pattern 6. It is preferable because it is easily formed.

本発明の実施形態に係る光導波路は、第2コアパターン6の側面及び上面が、第2コアパターン6よりも屈折率の低い第3クラッド層3により覆われていてもよい。これにより、第2コアパターン6との屈折率差の制御も可能となり、さらに第2コアパターン6を保護することができる。また、第3クラッド層3は、図1、図2に示すように第2クラッド層2を覆ってもよいし、図3に示すように覆わなくてもよい。第3クラッド層3が第2クラッド層2を覆っていると、光導波路自体の強靱性が得やすくなると共に、第2クラッド層2で覆われた光導波路を保護することができる。前記第3クラッド層は、第3クラッド層形成用樹脂を用いて形成されることが好ましい。   In the optical waveguide according to the embodiment of the present invention, the side surface and the upper surface of the second core pattern 6 may be covered with the third cladding layer 3 having a refractive index lower than that of the second core pattern 6. Thereby, control of the refractive index difference with the 2nd core pattern 6 is also attained, and also the 2nd core pattern 6 can be protected. Further, the third clad layer 3 may cover the second clad layer 2 as shown in FIGS. 1 and 2, or may not be covered as shown in FIG. When the third cladding layer 3 covers the second cladding layer 2, the toughness of the optical waveguide itself can be easily obtained, and the optical waveguide covered with the second cladding layer 2 can be protected. The third cladding layer is preferably formed using a third cladding layer forming resin.

本発明の実施形態に係る光導波路は、第1クラッド層1と第1コアパターン5との間に、第1コアパターン5よりも屈折率の低い第4クラッド層4を有していてもよい。
第4クラッド層4を設けることにより、第1クラッド層1の表面から第1コアパターン5の中心までの高さと、第1クラッド層1の表面から第2コアパターン6の中心までの高さとを調整することが可能となる。例えば、複数本配列した光ファイバ等と光導波路の光軸中心とを位置合わせする場合、第4クラッド層4を設けることにより、光ファイバの中心と、第1コアパターン5のコア中心までの高さ及び第2コアパターン6のコア中心までの高さを揃えることができるため、良好な結合効率を得ることができる。前記第4クラッド層は、第4クラッド層形成用樹脂を用いて形成されることが好ましい。
The optical waveguide according to the embodiment of the present invention may have a fourth cladding layer 4 having a refractive index lower than that of the first core pattern 5 between the first cladding layer 1 and the first core pattern 5. .
By providing the fourth cladding layer 4, the height from the surface of the first cladding layer 1 to the center of the first core pattern 5 and the height from the surface of the first cladding layer 1 to the center of the second core pattern 6 are obtained. It becomes possible to adjust. For example, in the case where a plurality of optical fibers and the like are aligned with the optical axis center of the optical waveguide, by providing the fourth cladding layer 4, the height from the optical fiber center to the core center of the first core pattern 5 is increased. Since the height to the core center of the second core pattern 6 can be made uniform, good coupling efficiency can be obtained. The fourth cladding layer is preferably formed using a resin for forming a fourth cladding layer.

さらに、第4クラッド層4は、第1コアパターン5と同様のパターンに形成され、第2クラッド層2に埋設されているとよい。第4クラッド層4の端部が第2クラッド層2によって覆われていないと、第1クラッド層形成面に垂直方向からみた平面視において、第1コアパターン5の周囲を覆うクラッド層の輪郭が不鮮明に見える。これに対して、第4クラッド層4を第2クラッド層2に埋設するように形成することによって、第1クラッド層形成面に垂直方向からみた平面視において、第1コアパターン5の周囲を覆うクラッド層が略矩形状になるため、第1コアパターン5を覆うクラッド層の外周位置を容易に判断可能となる。   Further, the fourth cladding layer 4 is preferably formed in the same pattern as the first core pattern 5 and embedded in the second cladding layer 2. If the end portion of the fourth cladding layer 4 is not covered by the second cladding layer 2, the outline of the cladding layer covering the periphery of the first core pattern 5 is seen in a plan view as viewed from the direction perpendicular to the first cladding layer forming surface. Looks blurry. On the other hand, by forming the fourth cladding layer 4 so as to be embedded in the second cladding layer 2, the periphery of the first core pattern 5 is covered in a plan view as viewed from the direction perpendicular to the first cladding layer forming surface. Since the cladding layer has a substantially rectangular shape, the outer peripheral position of the cladding layer covering the first core pattern 5 can be easily determined.

第1コアパターン5の光軸上及び第2コアパターン6の光軸上の少なくとも一方には、光路変換ミラー8が設けられていてもよい。光路変換ミラー8は、第1コアパターン5又は第2コアパターン6を伝搬した光を、第1クラッド層形成面に対して略垂直方向に光路変換可能な機構である。光路変換ミラー8により、光の入出力を基板平面方向からできる。このため、第2クラッド層2の位置ずれを第2コアパターン6の光軸上の光路変換ミラー8から出力された光で、第2クラッド層2の位置ずれを第1クラッド層形成面に対して略垂直方向から測定可能となる。光路変換ミラー8は、一つのコアパターン光軸上に1つでも、2つ以上設置してもよい。
なお、光路変換ミラー8は、位置ずれの測定のほか、光信号の伝送に用いてもよい。
An optical path conversion mirror 8 may be provided on at least one of the optical axis of the first core pattern 5 and the optical axis of the second core pattern 6. The optical path conversion mirror 8 is a mechanism capable of optical path conversion of light propagating through the first core pattern 5 or the second core pattern 6 in a direction substantially perpendicular to the first cladding layer forming surface. The light path input / output mirror 8 can input and output light from the substrate plane direction. For this reason, the positional deviation of the second cladding layer 2 is caused by the light output from the optical path conversion mirror 8 on the optical axis of the second core pattern 6, and the positional deviation of the second cladding layer 2 is shifted with respect to the first cladding layer forming surface. Thus, measurement is possible from a substantially vertical direction. One or two or more optical path conversion mirrors 8 may be installed on one core pattern optical axis.
The optical path conversion mirror 8 may be used for transmission of an optical signal in addition to the measurement of positional deviation.

本発明の光導波路によれば、第1コアパターン5及び第2コアパターン6に検査用の光線(検出光という)を入射し、第1コアパターン5及び第2コアパターン6から出射された光線の互いの位置から第1コアパターン5の光軸に対する第2クラッド層2の基板垂直方向かつ基板平面方向の位置ずれ量を測定することができる。なお、第1コアパターン5及び第2コアパターン6の途中には、光路変換ミラー8が設けられていてもよい。   According to the optical waveguide of the present invention, a light beam for inspection (referred to as detection light) is incident on the first core pattern 5 and the second core pattern 6, and the light beam emitted from the first core pattern 5 and the second core pattern 6. The positional deviation amount of the second cladding layer 2 with respect to the optical axis of the first core pattern 5 in the direction perpendicular to the substrate and in the direction of the substrate plane can be measured. An optical path conversion mirror 8 may be provided in the middle of the first core pattern 5 and the second core pattern 6.

位置の算出方法の一例を、以下の式(1)に示す。また、図1を参照する。
(第1コアパターン5と第2クラッド層2の位置ずれ量)
=(基板平面方向における第1コアパターン5のコア中心位置M1と第2コアパターン6のコア中心位置M2との距離dr)−(設計値di)…(1)
ただし、第1コアパターン5のコア中心位置は、図1に示すように、第1コアパターン5の両側面位置S11,S12の中心であり、第2コアパターン6のコア中心位置は、第2コアパターン6の両側面位置S21,S22の中心である。また、設計値diは、設計上の第1コアパターン5と第2コアパターン6の中心間の距離である。
コアパターンは、検出光が通ることによって、輝度が高くなり、コントラストも大きく確保できるため、目視のほか、光検出器などを用いた自動測定等も容易に行える。
以上のようにして、第1コアパターン5の光軸に対する第2クラッド層2の基板垂直方向かつ基板平面方向の位置ずれ量を測定することができる。
An example of the position calculation method is shown in the following formula (1). Reference is also made to FIG.
(Position displacement between the first core pattern 5 and the second cladding layer 2)
= (Distance dr between core center position M1 of first core pattern 5 and core center position M2 of second core pattern 6 in the substrate plane direction)-(design value di) (1)
However, as shown in FIG. 1, the core center position of the first core pattern 5 is the center of both side surface positions S11 and S12 of the first core pattern 5, and the core center position of the second core pattern 6 is the second center position. It is the center of both side surface positions S21 and S22 of the core pattern 6. The design value di is the distance between the centers of the first core pattern 5 and the second core pattern 6 in design.
Since the core pattern has high brightness and high contrast when the detection light passes, automatic measurement using a photodetector or the like can be easily performed in addition to visual observation.
As described above, the positional deviation amount of the second cladding layer 2 with respect to the optical axis of the first core pattern 5 in the substrate vertical direction and the substrate plane direction can be measured.

本発明の光導波路では、第3クラッド層3に覆われた第1コアパターン5を形成することもできる。これにより、本発明の光導波路は、同一の第1クラッド層1上に、第2クラッド層2に覆われた第1コアパターン5と、第3クラッド層3に覆われた第2コアパターン6と、第3クラッド層3に覆われた第1コアパターン5とを形成することができる。すなわち、同一の第1クラッド層上に、屈折率差の違う光導波路を形成できる。
このため、例えば、レーザーダイオード、光導波路、光ファイバ等の受光素子から光導波路に入射される光が広がり角の大きい光の場合、高屈折率差の得やすい組み合わせを選択することによって結合効率を向上させることができる。第3クラッド層3に覆われた第1コアパターン5は、高屈折率差の得やすい組み合わせに該当する。また、第3クラッド層3に覆われた第1コアパターン5は、第2クラッド層2に覆われた第1コアパターン5に比べてコア径を大きくできるため、結合効率がさらに良好となる。
フォトダイオード、光導波路、光ファイバ等の受光素子へ光導波路から出射される光が広がり角の小さい光の場合、低屈折率差の得やすい組み合わせを選択することによって結合効率を向上させることができる。第2クラッド層2に覆われた第1コアパターン5は、低屈折率差の得やすい組み合わせに該当する。また、第2クラッド層2に覆われた第1コアパターン5は、第2コアパターン6に比べてコア径を小さくできるため、結合効率がさらに良好となる。
本発明の光導波路では、同一の光導波路基板内で上記の選択、さらにそれらの中間の屈折率差の組み合わせを選択することもできる。
In the optical waveguide of the present invention, the first core pattern 5 covered with the third cladding layer 3 can also be formed. As a result, the optical waveguide of the present invention includes the first core pattern 5 covered with the second cladding layer 2 and the second core pattern 6 covered with the third cladding layer 3 on the same first cladding layer 1. Then, the first core pattern 5 covered with the third cladding layer 3 can be formed. That is, optical waveguides having different refractive index differences can be formed on the same first cladding layer.
For this reason, for example, when the light incident on the optical waveguide from a light receiving element such as a laser diode, an optical waveguide, or an optical fiber is light having a large divergence angle, the coupling efficiency can be improved by selecting a combination that easily obtains a high refractive index difference. Can be improved. The first core pattern 5 covered with the third cladding layer 3 corresponds to a combination that easily obtains a high refractive index difference. Further, the first core pattern 5 covered with the third cladding layer 3 can have a larger core diameter than the first core pattern 5 covered with the second cladding layer 2, so that the coupling efficiency is further improved.
When the light emitted from the optical waveguide to the light receiving element such as a photodiode, optical waveguide, or optical fiber is light having a small divergence angle, the coupling efficiency can be improved by selecting a combination that can easily obtain a low refractive index difference. . The first core pattern 5 covered with the second cladding layer 2 corresponds to a combination that can easily obtain a low refractive index difference. Further, since the first core pattern 5 covered with the second cladding layer 2 can have a smaller core diameter than the second core pattern 6, the coupling efficiency is further improved.
In the optical waveguide of the present invention, the above-mentioned selection can be made in the same optical waveguide substrate, and a combination of refractive index differences between them can also be selected.

以下に、本発明の光導波路に用いられる各部材について詳細に説明する。
[基板]
本発明の光導波路は基板7を有することが好ましい。基板7は、光導波路に強靱性、剛性、及びフレキシブル性を付与する。また、基板7は、光路変換ミラー8を形成する際に、光導波路の破断を防止できる。基板7は、不要であってもよい。基板7を適用しない場合には、少なくとも第1クラッド層1を形成した後で、第1クラッド層1から剥離除去してもよい。
上記の観点から、本発明の光導波路に用い得る基板7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、前記各基板上に樹脂層を設けた樹脂層付き基板、前記各基板上に金属層を設けた金属層付き基板、FR−4基板、電気配線板などが挙げられる。
なお、基板7と第1クラッド層1とに接着性がない場合及び接着性が弱い場合には、基板7の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7の表面に接着性を高めるための粗化処理、カップリング処理等が施された基板であってもよい。
Below, each member used for the optical waveguide of this invention is demonstrated in detail.
[substrate]
The optical waveguide of the present invention preferably has a substrate 7. The substrate 7 imparts toughness, rigidity, and flexibility to the optical waveguide. Further, the substrate 7 can prevent the optical waveguide from being broken when the optical path conversion mirror 8 is formed. The substrate 7 may be unnecessary. When the substrate 7 is not applied, at least the first cladding layer 1 may be formed and then removed from the first cladding layer 1.
From the above viewpoint, the material of the substrate 7 that can be used for the optical waveguide of the present invention 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 layer on each substrate. Examples include a substrate with a resin layer provided, a substrate with a metal layer provided with a metal layer on each substrate, an FR-4 substrate, and an electric wiring board.
If the substrate 7 and the first cladding layer 1 are not adhesive or if the adhesiveness is weak, a substrate with an adhesive layer in which an adhesive layer is provided on the surface of the substrate 7 may be used. Further, the substrate may be subjected to a roughening process, a coupling process, or the like for improving adhesiveness.

基板7に剛性及び強靱性のある基板を用いることにより、光導波路に剛性を付与することができる。剛性を付与できる基板として、上記材質の基板を使用した際の基板7の厚みは、厚い方が好ましい。厚みに特に限定はないが、40μm以上であると、基板7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7の厚みは、50μm以上1000μm以下の範囲であることが好ましい。   By using a substrate having rigidity and toughness as the substrate 7, it is possible to impart rigidity to the optical waveguide. As the substrate capable of imparting rigidity, it is preferable that the thickness of the substrate 7 is larger when the substrate of the above-described material is used. The thickness is not particularly limited, but if it is 40 μm or more, there is an advantage that the strength as the substrate 7 can be easily obtained, and if it is 2000 μm or less, there is an advantage that a rigid and low-profile optical waveguide can be easily obtained. From the above viewpoint, the thickness of the substrate 7 is preferably in the range of 50 μm to 1000 μm.

基板7に柔軟性及び強靭性のある基板7を用いることにより、光導波路に柔軟性を付与することができる。柔軟性を付与できる基板としては、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、ポリイミド等が好適に挙げられる。
上記基板を使用した際の基板7の厚みは、特に限定はないが、5μm以上であると、基板7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7の厚みは、10μm以上100μm以下の範囲であることが好ましい。
By using the substrate 7 having flexibility and toughness for the substrate 7, flexibility can be imparted to the optical waveguide. Examples of the substrate capable of imparting flexibility include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, polyamide, polycarbonate, polyphenylene ether, polyether sulfide, polyarylate, liquid crystal polymer, polysulfone, and polyether. Preferred examples include sulfone, polyether ether ketone, polyether imide, polyamide imide, and polyimide.
The thickness of the substrate 7 when the substrate is used is not particularly limited, but if it is 5 μm or more, there is an advantage that the strength as the substrate 7 is easily obtained, and if it is 200 μm or less, low profile and flexibility are obtained. There is an advantage that it is easy. From the above viewpoint, the thickness of the substrate 7 is preferably in the range of 10 μm to 100 μm.

[第1クラッド層]
本発明の光導波路に用いられる第1クラッド層1は、第1コアパターン5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5及び第2コアパターン6と第1クラッド層1との界面で、全反射を繰り返しながら光が伝搬可能であるため好ましい。
第1クラッド層1と第2コアパターン6の屈折率差は、以下の式(2)で表される屈折率差が、0.1%以上6.0%以下であるとよく、光閉じ込め性の観点及び材料の屈折率制御の容易性の観点から、1.0%以上6.0%以下であるとよりよく、2.0%以上6.0%以下であるとさらによい。
(屈折率差)=(n1 2−n2 21/2/(2×n1 2) …(2)
ただし、n1は高屈折率側の層の屈折率であり、n2は低屈折率側の層の屈折率である。
[First cladding layer]
If the refractive index of the first cladding layer 1 used in the optical waveguide of the present invention is lower than that of the first core pattern 5 and the second core pattern 6, the first core pattern 5, the second core pattern 6, and the first cladding layer are used. 1 is preferable because light can propagate at the interface with 1 while repeating total reflection.
The refractive index difference between the first cladding layer 1 and the second core pattern 6 is preferably such that the refractive index difference represented by the following formula (2) is not less than 0.1% and not more than 6.0%. From the viewpoint of the above and from the viewpoint of the ease of controlling the refractive index of the material, it is better if it is 1.0% or more and 6.0% or less, more preferably 2.0% or more and 6.0% or less.
(Refractive index difference) = (n 1 2 −n 2 2 ) 1/2 / (2 × n 1 2 ) (2)
Here, n 1 is the refractive index of the high refractive index side layer, and n 2 is the refractive index of the low refractive index side layer.

第1クラッド層1の形成方法としては特に限定はないが、例えば、第1クラッド層形成用樹脂のワニスを塗布したり、第1クラッド層形成用樹脂のフィルムをラミネートやプレス等を用いて被写体上に積層したりして第1クラッド層1を形成する方法が挙げられる。塗布や積層した後に硬化する観点から熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、及びこれらの併用が好ましい。   The method for forming the first cladding layer 1 is not particularly limited. For example, the first cladding layer forming resin varnish is applied, or the first cladding layer forming resin film is laminated or pressed with a subject. For example, a method of forming the first cladding layer 1 by laminating the first cladding layer 1 may be used. From the viewpoint of curing after coating or laminating, a thermosetting resin, a photocurable resin, and a combination thereof are preferable.

第1クラッド層1の厚みとし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、樹脂層の成形性の観点から200μm以下であるとよい。厚みの制御の観点から10μm以上100μm以下であるとより好ましく、低背化の観点から10μm以上50μm以下であるとさらに好ましい。
なお、第1クラッド層1は、単層であっても、複数層からなっていてもよく、後述する第2クラッド層2、第3クラッド層3、第4クラッド層4とそれぞれ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 first cladding layer 1 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 preferably 200 μm or less from the viewpoint of moldability of the resin layer. The thickness is more preferably 10 μm or more and 100 μm or less from the viewpoint of thickness control, and further preferably 10 μm or more and 50 μm or less from the viewpoint of low profile.
The first clad layer 1 may be a single layer or a plurality of layers, and is made of the same material as the second clad layer 2, the third clad layer 3, and the fourth clad layer 4 described later. Or a different material.

[第2クラッド層]
第2クラッド層2は、第1コアパターン5よりも屈折率が低ければよく、第1コアパターン1を伝搬する光を良好に伝搬できると共に、第1コアパターンを保護することができる。
第2クラッド層2と第1コアパターン5との屈折率差は、上記の式(2)で表される屈折率差が、0.1%以上6.0%以下であるとよく、光閉じ込め性の観点及び材料の屈折率制御の容易性の観点から、1.0%以上6.0%以下であるとよりよく、2.0%以上6.0%以下であるとさらによい。
[Second cladding layer]
The second clad layer 2 only needs to have a refractive index lower than that of the first core pattern 5, can favorably propagate light propagating through the first core pattern 1, and protect the first core pattern.
The refractive index difference between the second cladding layer 2 and the first core pattern 5 is preferably such that the refractive index difference represented by the above formula (2) is not less than 0.1% and not more than 6.0%. From the viewpoint of safety and the ease of controlling the refractive index of the material, it is better if it is 1.0% or more and 6.0% or less, more preferably 2.0% or more and 6.0% or less.

第2クラッド層2の形成方法としては特に限定はないが、図1〜図3のように、第2クラッド層2と第2コアパターン6を、第1クラッド層1の表面の一部にそれぞれパターンとして形成する場合には、第1クラッド層1の形成方法と同様の方法が適用できる。すなわち、第2クラッド層形成用樹脂を第1クラッド層1の表面上に塗布、ラミネート、プレス等にて積層した後に、露光現像するフォトリソグラフィー加工や、異方性エッチング(ドライエッチング)等を用いてパターンを形成することができる。また、所望の箇所のみに、第2クラッド層形成用樹脂のワニス又はフィルムを配置してパターンを形成することができる。高精度な位置合わせが可能である点から、フォトリソグラフィー加工が好適に挙げられる。また、フォトリソグラフィー加工を適用する観点から、第2クラッド層形成用樹脂は、感光性の樹脂であることがより好ましい。   The method for forming the second cladding layer 2 is not particularly limited, but the second cladding layer 2 and the second core pattern 6 are respectively formed on part of the surface of the first cladding layer 1 as shown in FIGS. When forming as a pattern, a method similar to the method of forming the first cladding layer 1 can be applied. That is, after the resin for forming the second cladding layer is applied on the surface of the first cladding layer 1 by laminating, laminating, pressing, or the like, photolithography processing for exposing and developing, anisotropic etching (dry etching), or the like is used. Pattern can be formed. Moreover, a pattern can be formed by disposing the varnish or film of the second clad layer forming resin only at a desired location. A photolithographic process is mentioned suitably from the point that a highly accurate position alignment is possible. Further, from the viewpoint of applying photolithography processing, the second cladding layer forming resin is more preferably a photosensitive resin.

第2クラッド層2の厚みとしては、第1コアパターン5、又は第1コアパターン5と第4クラッド層4を覆うことのできる厚みであれば、特に限定はないが、第1コアパターン5の光の閉じ込め性の観点から第1コアパターン5の側面から第2クラッド層2側面までの厚みが少なくとも5μm以上の厚みを確保すると好ましい。
第1コアパターン5の上面に形成される第2クラッド層2の厚みは、図1〜図2に示すような第2クラッド層2上に第3クラッド層3が形成される場合には、特に限定はない。図3のように、第2クラッド層2上に第3クラッド層3が形成されない場合には5μm以上確保すると、光の閉じ込め性が良好になるため好ましい。また、第2クラッド層2の厚みは、樹脂層の形成性の観点から第1クラッド層1の表面からの厚みが200μm以下であるとよい。さらに、フォトリソグラフィー加工性の観点から、第1クラッド層1の表面からの厚みが20μm以上、160μm以下であるとより好ましい。光導波路への適度な剛性及び強度を確保する観点から、50μm以上160μm以下であるとさらに好ましい。
なお、第2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い。
The thickness of the second cladding layer 2 is not particularly limited as long as it is a thickness that can cover the first core pattern 5 or the first core pattern 5 and the fourth cladding layer 4. From the viewpoint of light confinement, it is preferable to secure a thickness of at least 5 μm from the side surface of the first core pattern 5 to the side surface of the second cladding layer 2.
The thickness of the second cladding layer 2 formed on the upper surface of the first core pattern 5 is particularly large when the third cladding layer 3 is formed on the second cladding layer 2 as shown in FIGS. There is no limitation. As shown in FIG. 3, when the third cladding layer 3 is not formed on the second cladding layer 2, it is preferable to secure 5 μm or more because the light confinement property is improved. The thickness of the second cladding layer 2 is preferably 200 μm or less from the surface of the first cladding layer 1 from the viewpoint of the resin layer formability. Furthermore, from the viewpoint of photolithography processability, the thickness from the surface of the first cladding layer 1 is more preferably 20 μm or more and 160 μm or less. From the viewpoint of securing appropriate rigidity and strength to the optical waveguide, it is more preferably 50 μm or more and 160 μm or less.
The second cladding layer 2 may be a single layer or a plurality of layers.

[第3クラッド層]
第3クラッド層3は、第2コアパターン6よりも屈折率が低ければ、第2コアパターン6の光の閉じ込め性が良好、第2コアパターン6と第3クラッド層3間の屈折率差の制御が容易になると共に第2コアパターン6の保護ができるため好ましい。
第2コアパターン6と第3クラッド層3との屈折率差は、上記の式(2)で表される屈折率差が、0.1%以上6.0%以下であるとよく、光閉じ込め性の観点及び材料の屈折率制御の容易性の観点から、1.0%以上6.0%以下であるとよりよく、2.0%以上6.0%以下であるとさらによい。
第3クラッド層3と第1クラッド層1との屈折率を同一にすると、第2コアパターン6の上下面、側面のいずれもが同一の屈折率のクラッド層で覆うことができ、第2コアパターン6の略中心に光を伝搬することができるため結合効率の観点から好ましい。
[Third cladding layer]
If the refractive index of the third cladding layer 3 is lower than that of the second core pattern 6, the light confinement property of the second core pattern 6 is good, and the refractive index difference between the second core pattern 6 and the third cladding layer 3 is good. This is preferable because control is facilitated and the second core pattern 6 can be protected.
The refractive index difference between the second core pattern 6 and the third cladding layer 3 is preferably such that the refractive index difference represented by the above formula (2) is not less than 0.1% and not more than 6.0%. From the viewpoint of safety and the ease of controlling the refractive index of the material, it is better if it is 1.0% or more and 6.0% or less, more preferably 2.0% or more and 6.0% or less.
If the refractive indexes of the third cladding layer 3 and the first cladding layer 1 are the same, both the upper and lower surfaces and the side surfaces of the second core pattern 6 can be covered with the cladding layer having the same refractive index. Since light can propagate to the approximate center of the pattern 6, it is preferable from the viewpoint of coupling efficiency.

第3クラッド層3の形成方法としては特に限定はないが、例えば、図1や図2に示す光導波路のように、全面に第3クラッド層3を形成する場合には、第3クラッド層形成用樹脂のワニスを塗布したり、第3クラッド層形成用樹脂のフィルムをラミネートやプレス等を用いて被写体上に積層したりして第3クラッド層3を形成する方法が挙げられる。
また、図3のように、第2クラッド層2を露呈するパターンとして形成する場合には、第3クラッド層形成用樹脂を上記の方法で被写体上に塗布、ラミネート、プレス等にて積層した後に、露光現像するフォトリソグラフィー加工や、異方性エッチング(ドライエッチング)等を用いてパターンを形成することができる。また、所望の箇所のみに、第3クラッド層形成用樹脂のワニス又はフィルムを配置してパターンを形成することができる。高精度な位置合わせが可能である点から、フォトリソグラフィー加工が好適に挙げられる。また、フォトリソグラフィー加工を適用する観点から、第3クラッド層形成用樹脂は、感光性の樹脂であることがより好ましい。
The method for forming the third cladding layer 3 is not particularly limited. For example, when the third cladding layer 3 is formed on the entire surface as in the optical waveguide shown in FIGS. 1 and 2, the third cladding layer is formed. For example, the third clad layer 3 may be formed by applying a resin varnish or laminating a third clad layer forming resin film on a subject using a laminate or a press.
In addition, as shown in FIG. 3, when the second cladding layer 2 is formed as an exposed pattern, after the third cladding layer forming resin is applied on the subject by the above method, laminated, pressed, etc. The pattern can be formed by photolithography processing for exposure and development, anisotropic etching (dry etching), or the like. Moreover, the pattern can be formed by disposing the varnish or film of the third clad layer forming resin only at a desired location. A photolithographic process is mentioned suitably from the point that a highly accurate position alignment is possible. Further, from the viewpoint of applying photolithography processing, the third cladding layer forming resin is more preferably a photosensitive resin.

第3クラッド層3の厚みとし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第2コアパターン6の上面から第3クラッド層3の表面までの厚みが5μm以上あることが好ましい。さらに、樹脂層の形成性の観点から第1クラッド層1の表面からの厚みが200μm以下であるとよい。さらに、フォトリソグラフィー加工性の観点から、第1クラッド層1の表面からの厚みが20μm以上160μm以下であるとより好ましい。光導波路への適度な剛性及び強度を確保する観点から、50μm以上160μm以下であるとさらに好ましい。
なお、第3のクラッド層3は、単層であっても、複数層からなっていてもよく、第1クラッド層1、第2クラッド層2、第4クラッド層4とそれぞれ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 third cladding layer 3 is not particularly limited, but the thickness from the upper surface of the second core pattern 6 to the surface of the third cladding layer 3 is 5 μm or more from the viewpoint of light confinement of the second core pattern 6. It is preferable. Furthermore, the thickness from the surface of the first cladding layer 1 is preferably 200 μm or less from the viewpoint of the resin layer formability. Further, from the viewpoint of photolithography processability, the thickness from the surface of the first cladding layer 1 is more preferably 20 μm or more and 160 μm or less. From the viewpoint of securing appropriate rigidity and strength to the optical waveguide, it is more preferably 50 μm or more and 160 μm or less.
The third clad layer 3 may be a single layer or a plurality of layers, and is made of the same material as the first clad layer 1, the second clad layer 2, and the fourth clad layer 4, respectively. May be different materials.

[第4クラッド層]
第4クラッド層4は、第1コアパターン5よりも屈折率が低ければ、第1コアパターン5と第4クラッド層4の界面で、全反射を繰り返しながら光が伝搬可能であるため好ましい。
第4クラッド層4と第1コアパターン5との屈折率差は、上記式(2)で表される屈折率差が、0.1%以上6.0%以下であるとよく、光閉じ込め性の観点及び材料の屈折率制御の容易性の観点から、1.0%以上6.0%以下であるとよりよく、2.0%以上6.0%以下であるとさらによい。
第4クラッド層4と第2クラッド層2との屈折率を同一にすると、第1コアパターン5の上下面、側面のいずれもが同一の屈折率のクラッド層で覆うことができ、第1コアパターン5の略中心に光を伝搬することができるため結合効率の観点から好ましい。
[Fourth cladding layer]
If the refractive index of the fourth cladding layer 4 is lower than that of the first core pattern 5, it is preferable because light can propagate while repeating total reflection at the interface between the first core pattern 5 and the fourth cladding layer 4.
The refractive index difference between the fourth cladding layer 4 and the first core pattern 5 is such that the refractive index difference represented by the above formula (2) is not less than 0.1% and not more than 6.0%. From the viewpoint of the above and from the viewpoint of the ease of controlling the refractive index of the material, it is better if it is 1.0% or more and 6.0% or less, more preferably 2.0% or more and 6.0% or less.
If the refractive indexes of the fourth cladding layer 4 and the second cladding layer 2 are the same, the upper and lower surfaces and the side surfaces of the first core pattern 5 can be covered with the cladding layer having the same refractive index. Since light can propagate to the approximate center of the pattern 5, it is preferable from the viewpoint of coupling efficiency.

第4クラッド層4の形成方法としては特に限定はないが、図1に示すように、第2クラッド層2に埋設可能なようにパターンを形成する場合には、第4クラッド層形成用樹脂を上記と同様の方法で第1クラッド層1の表面上に塗布、ラミネート、プレス等にて積層した後に、露光現像するフォトリソグラフィー加工や、異方性エッチング(ドライエッチング)等を用いてパターンを形成することができる。また、所望の箇所のみに、第4クラッド層形成用樹脂のワニス又はフィルムを配置してパターンを形成することができる。高精度な位置合わせが可能である点から、フォトリソグラフィー加工が好適に挙げられる。また、フォトリソグラフィー加工を適用する観点から、第4クラッド層形成用樹脂は、感光性の樹脂であることがより好ましい。   The method of forming the fourth cladding layer 4 is not particularly limited. However, as shown in FIG. 1, when forming a pattern so as to be embedded in the second cladding layer 2, a resin for forming the fourth cladding layer is used. After patterning on the surface of the first clad layer 1 by the same method as described above by coating, laminating, pressing, etc., a pattern is formed using photolithography processing that exposes and develops, anisotropic etching (dry etching), etc. can do. Moreover, the pattern can be formed by disposing the varnish or film of the fourth clad layer forming resin only at a desired location. A photolithographic process is mentioned suitably from the point that a highly accurate position alignment is possible. Further, from the viewpoint of applying photolithography processing, the fourth cladding layer forming resin is more preferably a photosensitive resin.

第4クラッド層の厚みとしては特に限定はないが、第1コアパターン5の光の閉じ込め性の観点から5μm以上であると好ましく、樹脂層の成形性の観点から200μm以下であるとよい。さらに、厚みの制御の観点から5μm以上100μm以下であるとより好ましく、低背化の観点から10μm以上50μm以下であるとさらに好ましい。
なお、第4クラッド層4は、単層であっても、複数層からなっていてもよく、第1クラッド層1、第2クラッド層2、第3クラッド層3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 fourth cladding layer is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more from the viewpoint of light confinement of the first core pattern 5, and is preferably 200 μm or less from the viewpoint of moldability of the resin layer. Further, it is more preferably 5 μm or more and 100 μm or less from the viewpoint of thickness control, and further preferably 10 μm or more and 50 μm or less from the viewpoint of low profile.
The fourth cladding layer 4 may be a single layer or a plurality of layers, and may be the same material as the first cladding layer 1, the second cladding layer 2, and the third cladding layer 3. It may be a material.

[第1コアパターン]
本発明の光導波路に用いられる第1コアパターン5は、第1クラッド層1、第2クラッド層2、及び第4クラッド層4のいずれよりも高屈折率であり、光が伝搬する主要な部位である。
上記の観点から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。
第1コアパターン5を第1クラッド層1又は第4クラッド層4の表面の一部にパターンとして形成する場合には、第2クラッド層や第4クラッド層の形成方法と同様の方法を適用できる。すなわち、第1コアパターン形成用樹脂を第1クラッド層1の表面上に塗布、ラミネート、プレス等にて積層した後に、露光現像するフォトリソグラフィー加工や、異方性エッチング(ドライエッチング)等を用いてパターンを形成することができる。また、所望の箇所のみに、第1コアパターン形成用樹脂のワニス又はフィルムを配置してパターンを形成することができる。高精度な位置合わせが可能である点から、フォトリソグラフィー加工が好適に挙げられる。また、フォトリソグラフィー加工を適用する観点から、第1コアパターン形成用樹脂は、感光性の樹脂であることがより好ましい。
[First core pattern]
The first core pattern 5 used in the optical waveguide of the present invention has a higher refractive index than any of the first cladding layer 1, the second cladding layer 2, and the fourth cladding layer 4, and the main part where light propagates It is.
From the above viewpoint, it is only necessary that the detection light and the wavelength of the optical signal propagate to have a transparency that does not adversely affect the light propagation.
When the first core pattern 5 is formed as a pattern on a part of the surface of the first cladding layer 1 or the fourth cladding layer 4, a method similar to the method of forming the second cladding layer or the fourth cladding layer can be applied. . That is, the first core pattern forming resin is applied on the surface of the first clad layer 1 by laminating, laminating, pressing, etc., and then exposed and developed by photolithography, anisotropic etching (dry etching), or the like. Pattern can be formed. Moreover, a pattern can be formed by arranging a varnish or a film of the first core pattern forming resin only at a desired location. A photolithographic process is mentioned suitably from the point that a highly accurate position alignment is possible. Further, from the viewpoint of applying photolithography processing, the first core pattern forming resin is more preferably a photosensitive resin.

第1コアパターン5の厚み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5の厚みが、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5の厚みは、さらに30μm以上150μm以下の範囲であることが好ましい。   The thickness of the first core pattern 5 is not particularly limited. However, when the thickness of the first core pattern 5 after formation is 10 μm or more, in the coupling with the light emitting / receiving element, the optical fiber, or the optical waveguide after the optical waveguide is formed. There is an advantage that the alignment tolerance can be expanded, and when it is 160 μm or less, there is an advantage that the coupling efficiency is improved in coupling with the light emitting / receiving element, the optical fiber or the optical waveguide after the optical device is formed. From the above viewpoint, the thickness of the first core pattern 5 is preferably in the range of 30 μm to 150 μm.

[第2コアパターン]
第2のコアパターン6は、第1クラッド層1、第4クラッド層4よりも高屈折率であり、光が伝搬する部位である。上記の観点から伝搬する検出光に対して、光の検出に悪影響の出ない程度の透明性を有していればよい。第2コアパターン6を光信号の伝搬に用いる場合には、用いる光信号に対して光の伝搬に支障がない程度の透明性を有しているとよい。
第2コアパターンの材料、形成方法、厚みは上述した第1コアパターン5と同様にすることが好ましい。第2クラッド層2と同一材料を用いて同一工程で施工する場合には、さらに第2クラッド層2と同一の形成方法及び同一厚みにすることが好ましい。
[Second core pattern]
The second core pattern 6 has a higher refractive index than the first clad layer 1 and the fourth clad layer 4 and is a part where light propagates. It is only necessary that the detection light propagating from the above viewpoint has transparency that does not adversely affect the detection of light. When the second core pattern 6 is used for propagation of an optical signal, the second core pattern 6 is preferably transparent to such an extent that the propagation of light does not hinder the optical signal to be used.
The material, formation method, and thickness of the second core pattern are preferably the same as those of the first core pattern 5 described above. When performing the same process using the same material as the second clad layer 2, it is preferable that the second clad layer 2 has the same formation method and the same thickness.

[光路変換ミラー]
第1コアパターン5の光軸上及び第2コアパターン6の光軸上の少なくともいずれか一方には、光路変換ミラー8が設けられていてもよい。光路変換ミラー8は、第1コアパターン5又は第2コアパターン6を伝搬した光を、第1クラッド層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、入射光路に対して、出射光路を45°〜135°、より好ましくは75°〜105°、さらに好ましくは87°〜93°に光路変換するものであるとよい。
また、変換後の光路の方向は、第1クラッド層1に第1コアパターン5等が配置される面から遠ざかる方向(上方向という)でも、第1クラッド層1に基板7が配置される面から遠ざかる方向(下方向という)でもよい。光路が第1クラッド層1の下方向に向けて変換されて、基板7を透過する場合には、基板7は、検出光の波長を透過させることのできる透明性を有していることが好ましい。
図4は、図1に示す光導波路を、第1コアパターン5の光軸に沿って切り欠いて示す断面図である。光路変換ミラー8は、図4に示すように、第1コアパターン5の光軸上又は第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であってもよい。傾斜面には、反射金属層が配置されて、金属反射ミラーが形成されていてもよい。
[Optical path conversion mirror]
An optical path conversion mirror 8 may be provided on at least one of the optical axis of the first core pattern 5 and 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 5 or the second core pattern 6 in a direction substantially perpendicular to the first cladding layer forming surface. The optical path of the outgoing optical path may be changed to 45 ° to 135 °, more preferably 75 ° to 105 °, and still more preferably 87 ° to 93 ° with respect to the optical path.
Further, the direction of the optical path after the conversion is a surface on which the substrate 7 is disposed on the first cladding layer 1 even in a direction away from the surface on which the first core pattern 5 and the like are disposed on the first cladding layer 1 (referred to as an upward direction). It may be a direction away from (referred to as downward direction). When the optical path is converted downward toward the first cladding layer 1 and passes through the substrate 7, it is preferable that the substrate 7 has transparency capable of transmitting the wavelength of the detection light. .
FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG. 1 cut out along the optical axis of the first core pattern 5. As shown in FIG. 4, the optical path conversion mirror 8 may be an air reflection mirror in which an inclined surface of approximately 45 ° is formed on the optical axis of the first core pattern 5 or the optical axis of the second core pattern 6. . A reflective metal layer may be disposed on the inclined surface to form a metal reflection mirror.

以下に本発明の光導波路の製造方法に関して詳細に説明する。
工程Aでは、基板表面の少なくとも一部に形成された第1クラッド層1上に、第1クラッド層1の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターン5を形成する。
これらのクラッド層及びコアパターンは、樹脂を用いて形成されることが好ましく、その樹脂の積層方法としては特に限定はないが、例えば、第1クラッド層1上へ第1コアパターン形成用樹脂のワニスを塗布する方法や、第1コアパターン形成用樹脂のフィルムを第1クラッド層1上へ積層する方法が挙げられる。ワニスの塗布方法としては、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、グラビアコーター等を用いることによってできる。ワニスは、あらかじめ溶媒等で希釈した後に上記の方法等で塗布し、溶媒を乾燥して形成してもよい。
樹脂フィルムの積層方法としては、ロールラミネータ、真空ロールラミネータ、平板ラミネータ、真空平板ラミネータ、常圧プレス、真空プレス等を用いて適宜圧力や温度等を加えることによって積層できる。
The manufacturing method of the optical waveguide of the present invention will be described in detail below.
In step A, a first core pattern 5 having a refractive index higher than the refractive index of the first cladding layer 1 is formed on the first cladding layer 1 formed on at least a part of the substrate surface.
These cladding layers and core patterns are preferably formed using a resin, and the method of laminating the resins is not particularly limited. For example, the first core pattern forming resin is formed on the first cladding layer 1. The method of apply | coating a varnish and the method of laminating | stacking the film of 1st core pattern formation resin on the 1st clad layer 1 are mentioned. As a method for applying the varnish, a spin coater, a die coater, a comma coater, a curtain coater, a gravure coater, or the like can be used. The varnish may be formed by previously diluting with a solvent or the like and then applying the varnish by the above method or the like and drying the solvent.
As a method for laminating the resin film, it can be laminated by appropriately applying pressure, temperature or the like using a roll laminator, a vacuum roll laminator, a flat plate laminator, a vacuum flat plate laminator, a normal pressure press, a vacuum press or the like.

次いで、第1コアパターン5を形成する。第1コアパターンを形成する方法としては特に限定はなく、上述した種々の方法で形成できる。以下に、フォトリソグラフィー加工によって形成する形成方法の例を詳細に説明する。
上述のように形成した第1コアパターン形成用樹脂からなる樹脂層の上に、所望する第1コアパターン5の形状のマスクレジストを形成し、エッチングにより、第1コアパターン5を形成した後に、マスクレジストを除去する方法が挙げられる。また、感光性の第1コアパターン形成用樹脂を用いて、第1コアパターン5の形状が描画された石英マスクやフィルムマスクを介し、樹脂を硬化し得る活性光線をマスク越しに第1コアパターン形成用樹脂に照射した後に、エッチングによって、第1コアパターン5を形成する方法が挙げられる。
エッチングの方法としては、ドライエッチングでもウェットエッチングのどちらでもよい。ウェットエッチングの場合に使用するエッチング液としては、未硬化の第1コアパターン形成用樹脂を除去し得る各種溶剤や各種アルカリ水溶液、それらの混合溶液が好適に挙げられる。
Next, the first core pattern 5 is formed. There is no limitation in particular as a method of forming a 1st core pattern, It can form by the various method mentioned above. Below, the example of the formation method formed by photolithography process is demonstrated in detail.
On the resin layer made of the first core pattern forming resin formed as described above, a mask resist having a desired shape of the first core pattern 5 is formed, and after the first core pattern 5 is formed by etching, A method of removing the mask resist is mentioned. In addition, the first core pattern is formed through the mask with actinic rays capable of curing the resin through a quartz mask or a film mask on which the shape of the first core pattern 5 is drawn using the photosensitive first core pattern forming resin. There is a method of forming the first core pattern 5 by etching after irradiating the forming resin.
As an etching method, either dry etching or wet etching may be used. Preferable examples of the etchant used in the case of wet etching include various solvents that can remove the uncured first core pattern forming resin, various alkaline aqueous solutions, and mixed solutions thereof.

工程Bでは、第1クラッド層1上に、第1コアパターン5よりも低い屈折率を有し、かつ第1クラッド層1の屈折率よりも高い屈折率を有する第2コアパターン6を形成するとともに、第1コアパターン5の上面及び側面に第2クラッド層2を形成する。これらのコアパターンは、樹脂を用いて形成されることが好ましく、そのパターンの形成方法としては、上述した工程Aと同様の方法で形成できる。第2クラッド層2と第2コアパターン6とを同一工程及び同一材料から形成すると、第2クラッド層2と第2コアパターン6との位置相関が確保し易いため、好ましい。   In step B, a second core pattern 6 having a refractive index lower than that of the first core pattern 5 and having a refractive index higher than that of the first cladding layer 1 is formed on the first cladding layer 1. At the same time, the second cladding layer 2 is formed on the upper and side surfaces of the first core pattern 5. These core patterns are preferably formed using a resin, and the pattern can be formed by the same method as in step A described above. It is preferable to form the second cladding layer 2 and the second core pattern 6 from the same process and the same material because the positional correlation between the second cladding layer 2 and the second core pattern 6 is easily secured.

工程Bの前に、工程Cが実施されてもよい。工程Bの前に実施される工程Cでは、第1クラッド層1上に、第1コアパターン5よりも屈折率の低い第4クラッド層4が形成される。第4クラッド層4は、続いて実施される工程Bにより、第2クラッド層2によって埋設されるように設置されるとさらによい。
第4クラッド層4は、第4クラッド層形成用樹脂を用いて形成することが好ましく、上述した工程Aと同様の方法で形成できる。
Prior to step B, step C may be performed. In the step C performed before the step B, the fourth cladding layer 4 having a refractive index lower than that of the first core pattern 5 is formed on the first cladding layer 1. The fourth clad layer 4 is further preferably placed so as to be buried by the second clad layer 2 in the subsequent process B.
The fourth cladding layer 4 is preferably formed using a resin for forming the fourth cladding layer, and can be formed by the same method as in step A described above.

工程Bの後に、工程Dが実施されてもよい。工程Bの後に実施される工程Dでは、第2コアパターン2の側面及び上面に第2コアパターン2よりも屈折率の低い第3クラッド層3が形成される。工程Dでは、第3クラッド層3によって、第2クラッド層2が埋設されることが好ましい。第3クラッド層は、第3クラッド層形成用樹脂を用いて形成されることが好ましい。
第3クラッド層3は、図1及び図2に示すように、第1クラッド層1の表面に形成された、第2クラッド層2により覆われた第1コアパターン5と、第2コアパターン6とをいずれも覆うように形成されてもよい。また、第3クラッド層3は、図3に示すように、第2コアパターン6に合わせてパターン化されていてもよい。
いずれの場合も上述の第1クラッド層1と同様の方法で形成することができる。
図1及び図2に示すように、パターン化しない場合には、第3クラッド層形成用樹脂を配置した後に、第3クラッド層3を適宜硬化する処理を行えばよい。また、図3に示すように、第2コアパターン6に合わせてパターン化する場合には、上述の第2クラッド層2と同様の方法が適用できる。
Step D may be performed after Step B. In step D performed after step B, the third cladding layer 3 having a refractive index lower than that of the second core pattern 2 is formed on the side surface and the upper surface of the second core pattern 2. In step D, the second cladding layer 2 is preferably embedded by the third cladding layer 3. The third cladding layer is preferably formed using a third cladding layer forming resin.
As shown in FIGS. 1 and 2, the third cladding layer 3 includes a first core pattern 5 formed on the surface of the first cladding layer 1 and covered with the second cladding layer 2, and a second core pattern 6. May be formed so as to cover both. Further, the third cladding layer 3 may be patterned in accordance with the second core pattern 6 as shown in FIG.
In either case, it can be formed by the same method as that for the first cladding layer 1 described above.
As shown in FIGS. 1 and 2, when patterning is not performed, after the third clad layer forming resin is disposed, the third clad layer 3 may be appropriately cured. As shown in FIG. 3, when patterning in accordance with the second core pattern 6, the same method as that for the second cladding layer 2 described above can be applied.

本発明の光導波路の製造方法では、工程Aの後に、第1コアパターン5及び第2コアパターン6の少なくともいずれかの光軸上に、光路変換ミラー8を設ける工程Eを有していてもよい。工程Eは、工程Aの後であればよく、工程Bの後、工程Cの後、工程Dの後であってもよい。光路変換ミラー8を第1コアパターン5の端面に形成する場合には、工程Aの後がよく、光路変換ミラー8を第2コアパターン6の端面に形成する場合には、工程Bの後がよい。光路変換ミラー8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や、ダイシングソー等の切削加工を用いて光路変換ミラー8用の傾斜面を形成する方法等が好適に挙げられる。第1コアパターン5及び第2コアパターン6のそれぞれの光軸上に同一工程で光路変換ミラー8を形成すると、効率的に複数の光路変換ミラー8を形成でき、さらにそれらの位置相関が確保し易いため好ましい。
また、切削加工等を用いて傾斜面に、反射金属層を形成してもよい、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。
In the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, after the step A, the optical waveguide conversion mirror 8 may be provided on the optical axis of at least one of the first core pattern 5 and the second core pattern 6. Good. The process E may be after the process A, and may be after the process B, after the process C, and after the process D. When the optical path conversion mirror 8 is formed on the end face of the first core pattern 5, the process A is good, and when the optical path conversion mirror 8 is formed on the end face of the second core pattern 6, the process B is followed. Good. The method for forming the optical path conversion mirror 8 is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming an inclined surface for the optical path conversion mirror 8 by using laser ablation or cutting such as a dicing saw. If the optical path conversion mirrors 8 are formed on the optical axes of the first core pattern 5 and the second core pattern 6 in the same process, a plurality of optical path conversion mirrors 8 can be efficiently formed, and their positional correlation is secured. It is preferable because it is easy.
Further, the reflective metal layer may be formed on the inclined surface using cutting or the like. 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.

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
<第1、第3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。
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 films for forming first and third cladding layers>
[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 in 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. . 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, and further stirring at 95 ° C. for 1 hour. A) A (meth) acrylic polymer solution (solid content: 45% by mass) was obtained.

[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)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(株)製「Gelpack GL−A150−S」及び「Gelpack GL−A160−S」を使用した。
[Measurement of weight average molecular weight]
(A) The result of having measured the weight average molecular weight (standard polystyrene conversion) of (meth) acrylic polymer using GPC ("SD-8022", "DP-8020", and "RI-8020" by Tosoh Corp.). 3.9 × 10 4. As the column, “Gelpack GL-A150-S” and “Gelpack GL-A160-S” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. were used.

[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 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.

[第1、第3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、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(BASF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(BASF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。
[Preparation of resin varnish for forming first and third cladding layers]
As a base polymer, 84 parts by mass (solid content 38 parts by mass) of the (A) (meth) acrylic polymer solution (solid content 45% by mass), (B) urethane (meth) acrylate having a polyester skeleton as a photocuring component ( Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. “U-200AX”) 33 parts by mass, and urethane (meth) acrylate having a polypropylene glycol skeleton (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. “UA-4200”) 15 parts by mass, (C ) As a thermosetting component, a polyfunctional block isocyanate solution (solid content 75% by mass) obtained by protecting isocyanurate type trimer of hexamethylene diisocyanate with methyl ethyl ketone oxime (“Sumijour BL3175” manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) 20 1 part by mass (solid content 15 parts by mass), (D) 1- [4- 2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (“Irgacure 2959” manufactured by BASF Japan Ltd.), 1 part by weight, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) 1 part by mass of phenylphosphine oxide (“Irgacure 819” manufactured by BASF Japan 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 size 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.

[第1、第3クラッド層形成用樹脂フィルムの作製]
上記で得られた第1、第3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、第1、第3クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。
このとき、第1、第3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、乾燥後の膜厚については後述する。
[Preparation of resin films for forming first and third cladding layers]
The first and third clad layer forming resin varnishes obtained above are coated on a non-treated surface of a PET film (“Cosmo Shine A4100” manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 50 μm) as a support film. (Multicoater TM-MC, manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.), dried at 100 ° C. for 20 minutes, and then subjected to surface release treatment PET film (“Purex A31” manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.), A thickness of 25 μm) was pasted to obtain resin films for forming the first and third cladding layers.
At this time, the thickness of the resin layer formed from the first and third clad layer forming resin varnishes can be arbitrarily adjusted by adjusting the gap of the coating machine, and the thickness after drying will be described later. .

[屈折率の測定]
保護フィルムを剥離した上記で得られた50μmの樹脂フィルムをシリコン基板(サイズ:60×20mm、厚さ:0.6mm)上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50℃及び加圧時間30秒の条件で積層した。次いで、紫外線露光機((株)オーク製作所製、EXM−1172)にて紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm2照射し、支持フィルムを剥離し、さらに160℃で1時間加熱し、屈折率測定用のサンプルを作製した。このサンプルの波長830nmにおける屈折率を、プリズム結合式屈折率計(Metricon社製、商品名:Model2020)を用いて測定した。硬化後の樹脂層の屈折率は1.496であった。
[Measurement of refractive index]
The 50 μm resin film obtained above with the protective film peeled off is vacuum-pressurized laminator (MVLP-500, manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) on a silicon substrate (size: 60 × 20 mm, thickness: 0.6 mm). After vacuuming to 500 Pa or less, lamination was performed under conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 50 ° C., and a pressurization time of 30 seconds. Subsequently, ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated with 2000 mJ / cm 2 with an ultraviolet exposure machine (ExM-1172, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.), the support film was peeled off, and further heated at 160 ° C. for 1 hour to measure the refractive index. A sample was prepared. The refractive index of the sample at a wavelength of 830 nm was measured using a prism-coupled refractometer (manufactured by Metricon, trade name: Model 2020). The refractive index of the cured resin layer was 1.496.

<第1コアパターン形成用樹脂フィルムの作製>
(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、BASFジャパン(株)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、BASFジャパン(株)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、厚み: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)、厚み: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、乾燥後の膜厚については後述する。
<Preparation of Resin Film for Forming First Core Pattern>
(A) As a base polymer, 26 parts by mass of a phenoxy resin (trade name: Phenotote YP-70, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), and (B) 9,9-bis [4- (2- Acrylyloxyethoxy) phenyl] fluorene (trade name: A-BPEF, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 36 parts by mass, and bisphenol A type epoxy acrylate (trade name: EA-1020, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) ) 36 parts by mass, (C) As a photopolymerization initiator, 1 part by mass of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide (trade name: Irgacure 819, manufactured by BASF Japan Ltd.), and 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (trade name: Irgacure 2959, ASF Japan Co., Ltd.) 1 part by weight, core layer-forming resin in the same manner and conditions as the above-mentioned preparation of the clad layer-forming resin varnish except that 40 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate was used as the organic solvent A varnish was prepared. Thereafter, pressure filtration and degassing under reduced pressure were performed in the same manner and conditions as described above.
The resin varnish for forming a core layer obtained above is the same as the above production example on the non-treated surface of a PET film (trade name: Cosmo Shine A1517, manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness: 16 μm) as a support film. Then, a release PET film (trade name: Purex A31, Teijin DuPont Films Co., Ltd., thickness: 25 μm) is applied as a protective film so that the release surface is on the resin side, and the core layer A forming resin film was obtained.
At this time, the thickness of the resin layer formed from the resin varnish for forming the core layer can be arbitrarily adjusted by adjusting the gap of the coating machine, and the thickness after drying will be described later.

[屈折率の測定]
上記と同様の方法で硬化後の樹脂層の屈折率測定を行ったところ、屈折率は1.577であった。
[Measurement of refractive index]
When the refractive index of the cured resin layer was measured by the same method as described above, the refractive index was 1.577.

<第2コアパターン、第2、第4クラッド層形成用樹脂フィルムの作製>
[第2コアパターン、第2、第4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、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、さらに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 forming second core pattern, second and fourth cladding layers>
[Second Core Pattern, Base Polymer for Forming Second and Fourth Cladding Layers; Production of (Meth) acrylic Polymer (P-1)]
In a flask equipped with a stirrer, a cooling pipe, a gas introduction pipe, a dropping funnel, and a thermometer, 42 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate and 21 parts by mass of methyl lactate were weighed and stirred while introducing nitrogen gas. . 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, and further continued stirring at 95 ° C. for 1 hour to obtain a (meth) acrylic polymer (P-1) solution (solid content: 45 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.

[第2コアパターン、第2、第4クラッド層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、前記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)製、商品名: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)製、商品名: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)製、商品名: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)製、商品名: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)製、商品名:イルガキュア819)1質量部を広口のポリ瓶に秤量し、撹拌機を用いて、温度25℃、回転数400min-1の条件で、6時間撹拌して、コア部形成用樹脂ワニスを調合した。その後、孔径2μmのポリフロンフィルタ(東洋濾紙(株)製、商品名:PF020)及び孔径0.5μmのメンブレンフィルタ(東洋濾紙(株)製、商品名: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、第2コアパターン、第2、第4クラッド層形成用樹脂ワニスを得た。
[Preparation of resin varnish for forming second core pattern, second and fourth cladding layers]
(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 ( Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: FANCLIL FA-324A ("FANCLIL" is a registered trademark)) 15 parts by mass and ethoxylated bisphenol A diacrylate (Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: FANCLIL FA- 321A) 15 parts by mass, phenol biphenylene type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: NC-3000, epoxy equivalent 275 g / eq) 10 parts by mass, (C) 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (manufactured by BASF Japan Ltd.) Product name: Irgacure 2959) 1 part by weight, 1 part by weight of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide (manufactured by BASF Japan Ltd., trade name: Irgacure 819) was weighed in a wide-mouthed plastic bottle, Using a stirrer, the core part-forming resin varnish was prepared by stirring for 6 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 400 min−1. Thereafter, using a polyflon filter having a pore size of 2 μm (product name: PF020, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) and a membrane filter having a pore size of 0.5 μm (product name: J050A, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.), a temperature of 25 ° C., Pressure filtration was performed under the condition of a pressure of 0.4 MPa. Subsequently, using a vacuum pump and a bell jar, vacuum degassing was performed for 15 minutes under the condition of a reduced pressure of 50 mmHg to obtain a resin varnish for forming a second core pattern, second and fourth cladding layers.

[第2コアパターン、第2、第4クラッド層形成用樹脂フィルムの作製]
上記第2コアパターン、第2、第4クラッド層形成用樹脂ワニスを、PETフィルム(東洋紡績(株)製、商品名:A1517、厚み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、商品名: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)製、商品名:ピューレックスA31、厚み25μm)を貼付け、第2コアパターン、第2、第4クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。このとき樹脂層の厚みは、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、乾燥後の膜厚については後述する。
[Preparation of resin film for forming second core pattern, second and fourth cladding layers]
The second core pattern, the second and fourth clad layer forming resin varnishes are coated on a non-treated surface of a PET film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., trade name: A1517, thickness 16 μm) (Hirano Tech Seed Co., Ltd.) It is applied using a multi-coater (trade name: TM-MC), dried at 100 ° C. for 20 minutes, and then a release PET film (manufactured by Teijin DuPont Films, trade name: Purex A31, thickness) as a protective film. 25 μm) was applied to obtain a resin film for forming a second core pattern, second and fourth cladding layers. At this time, the thickness of the resin layer can be arbitrarily adjusted by adjusting the gap of the coating machine, and the thickness after drying will be described later.

[屈折率の測定]
上記と同様の方法で硬化後の樹脂層の屈折率測定を行ったところ、屈折率は1.555であった。
[Measurement of refractive index]
When the refractive index of the cured resin layer was measured by the same method as described above, the refractive index was 1.555.

<図1の光導波路の作製例>
[第1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(ポリイミド:東レ・デュポン(株)、カプトン(登録商標)EN、厚み;25μm)を用い、一方の面に、上記で得られた15μm厚みの第1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)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、第1クラッド層1を形成した。
<Example of Fabrication of Optical Waveguide in FIG. 1>
[Formation of the first cladding layer]
A 100 mm × 100 mm polyimide film (Polyimide: Toray DuPont Co., Ltd., Kapton (registered trademark) EN, thickness: 25 μm) was used as the substrate 1, and the 15 μm-thick first cladding layer obtained above was formed on one surface. After the protective film of the forming resin film is peeled off, a vacuum pressure laminator (MVLP-500, manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) is used to evacuate to 500 Pa or less, and then the pressure is 0.4 MPa, the temperature is 90 ° C., and the pressure is increased. Lamination was performed by thermocompression bonding under a pressure time of 30 seconds. Subsequently, ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 3000 mJ / cm 2 from the support film side of the first clad layer-forming resin film using an ultraviolet exposure machine (ExM-1172, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Thereafter, the support film was peeled off, dried and cured at 170 ° C. for 1 hour, and the first cladding layer 1 was formed.

[第4クラッド層の形成]
上記で得られた第1クラッド層1形成面に、上記で得られた10μm厚みの第4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65℃、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)オーク製作所製、EXM−1172)を用いて、開口部(100mm×0.08mm)を有するネガ型フォトマスクを介して、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2000mJ/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4クラッド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4クラッド層4を形成した。
[Formation of fourth cladding layer]
After peeling off the protective film of the 10 μm-thick resin film for forming the fourth clad layer obtained above on the first clad layer 1 formation surface obtained above, a vacuum pressure laminator (manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd.) , MVLP-500), and evacuated to 500 Pa or less, and then thermocompression bonded under the conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 65 ° C., and a pressurization time of 30 seconds to laminate. Subsequently, the resin film for forming the first cladding layer is formed through a negative photomask having an opening (100 mm × 0.08 mm) by using an ultraviolet exposure machine (EXM-1172, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.). Ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated from the support film side at 2000 mJ / cm 2. Thereafter, the support film is peeled off, the developer (1% aqueous potassium carbonate solution) is used to remove the uncured fourth clad layer forming resin, followed by washing with water, followed by heat drying and curing at 160 ° C. for 1 hour. Then, the patterned fourth cladding layer 4 was formed.

[第1コアパターンの形成]
次いで、上記で形成した第4クラッド層4形成面側から、上記で得られた50μm厚みの第1コアパターン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の条件をラミネートし、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た。
[Formation of first core pattern]
Next, the 50 μm-thick first core pattern forming resin film obtained above was peeled off from the surface of the fourth clad layer 4 formed above, and then the roll laminator (Hitachi Chemical Technoplant Co., Ltd.) was peeled off. ), HLM-1500), the pressure of 0.4 MPa, the temperature of 50 ° C., and the lamination speed of 0.2 m / min are laminated, and then the above-mentioned vacuum pressure laminator (manufactured by Meiki Seisakusho, MVLP-500) ), And vacuum-pressurized to 500 Pa or less, followed by thermocompression bonding under conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 70 ° C., and a pressurization time of 30 seconds.

続いて、90mm×40μmの開口部を有するネガ型フォトマスクを、開口部が第4クラッド層4上になるように位置合わせをし、支持フィルム側から上記紫外線露光機を用いて、紫外線(波長365nm)を0.8J/cm2で照射し、次いで80℃で5分間露光後加熱を行った。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、第1コアパターン5を形成した。得られた第1コアパターンの第4クラッド層4上の厚みは40μm、幅が40μmであった。   Subsequently, a negative photomask having an opening of 90 mm × 40 μm is aligned so that the opening is on the fourth cladding layer 4, and ultraviolet rays (wavelengths) are used from the support film side using the ultraviolet exposure machine. 365 nm) at 0.8 J / cm @ 2 and then post-exposure heating at 80 DEG C. for 5 minutes. Thereafter, the PET film as the support film was peeled off and etched using a developer (propylene glycol monomethyl ether acetate / N, N-dimethylacetamide = 8/2, mass ratio). Then, it wash | cleaned using the washing | cleaning liquid (isopropanol), and heat-dried at 100 degreeC for 10 minute (s), and the 1st core pattern 5 was formed. The thickness of the obtained first core pattern on the fourth cladding layer 4 was 40 μm and the width was 40 μm.

[第2クラッド層、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5形成面に、上記で得られた60μm厚みの第2クラッド層及び第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、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65℃、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)オーク製作所製、EXM−1172)を用いて、開口部(A:95mm×0.1mmと、B:90mm×60μm)を有するネガ型フォトマスクを介して、上記開口部A内に、先に形成した第4クラッド層4を内包するように位置合わせし、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クラッド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クラッド層2及び第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の厚みは60μmで、幅は60μmであった。第4クラッド層4と第1コアパターン5は、幅0.1mmの第2クラッド層2に埋設されていた。
[Formation of second cladding layer and second core pattern]
After the 60 μm-thick second clad layer and the protective film for the second core pattern forming resin film obtained above are peeled off from the surface on which the first core pattern 5 is obtained as described above, a vacuum pressure laminator (Co., Ltd. ) Using a MVLP-500 manufactured by Meiki Seisakusho, vacuuming was performed to 500 Pa or less, and then 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 for lamination. Subsequently, using a UV exposure machine (EXM-1172, manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd.), through a negative photomask having openings (A: 95 mm × 0.1 mm and B: 90 mm × 60 μm), The opening A was aligned so as to enclose the previously formed fourth clad layer 4 and irradiated with ultraviolet rays (wavelength 365 nm) at 2500 mJ / cm 2 from the support film side. Thereafter, the support film is peeled off, the developer (1% aqueous potassium carbonate solution) is used to remove the uncured resin for forming the second cladding layer, followed by washing with water, followed by heat drying and curing at 160 ° C. for 1 hour. Then, the patterned second cladding layer 2 and second core pattern 6 were formed. The obtained second core pattern 6 had a thickness of 60 μm and a width of 60 μm. The fourth cladding layer 4 and the first core pattern 5 were embedded in the second cladding layer 2 having a width of 0.1 mm.

[第3クラッド層の形成]
第2クラッド層2、第2コアパターン6形成面側から、上記で得られた75μm厚みの第3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)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、第3クラッド層3を形成し、光導波路とした。
[Formation of third cladding layer]
After peeling off the protective film of the third clad layer-forming resin film having a thickness of 75 μm obtained above from the side where the second clad layer 2 and the second core pattern 6 are formed, a vacuum pressure laminator (named machine) Using a MVLP-500) manufactured by Seisakusho, vacuuming was performed to 500 Pa or less, and then 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 for lamination. Subsequently, ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 3000 mJ / cm 2 from the support film side of the third clad 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 third cladding layer 3 was formed to obtain an optical waveguide.

[光路変換ミラーの作製]
上記で得られた光導波路の第1コアパターン5の一方端から1cmの位置に、第3クラッド層3形成面側から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(DAC552、(株)ディスコ製)を用いて第1コアパターン5及び第2コアパターン6に同時に光路変換ミラー8を形成した(図4、図5参照、図5は図4を基板平面に略垂直方向からみた平面図である。)。
さらに、矩形のダイシングブレードを備えたダイシングソー(DAC552、(株)ディスコ製)を用いて光路変換ミラーから5cmの位置の第1コアパターン5及び第2コアパターン6に同時に切断し、端面平滑化を行った。
[Production of optical path conversion mirror]
A dicing saw (DAC552, Inc.) provided with a dicing blade having an inclined surface of 45 ° from the surface on which the third cladding layer 3 is formed at a position 1 cm from one end of the first core pattern 5 of the optical waveguide obtained above. The optical path conversion mirror 8 was simultaneously formed on the first core pattern 5 and the second core pattern 6 using a disco) (see FIGS. 4 and 5, FIG. 5 is a plan view of FIG. 4 viewed from a direction substantially perpendicular to the substrate plane). It is a figure.)
Further, using a dicing saw (DAC552, manufactured by DISCO Corporation) having a rectangular dicing blade, the optical path conversion mirror is simultaneously cut into the first core pattern 5 and the second core pattern 6 at a position 5 cm to smooth the end face. Went.

[第1コアパターンと第2クラッド層の位置ずれ測定]
上記で得られた光導波路の端面から検出光(白色光)を入射し、第1コアパターン5の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光と、第2コアパターン6の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光との設計値からのずれ量を測定したところ、5.0μmであった。また、第1コアパターン中心高さと、第2コアパターン中心高さのずれ量は0.1μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
次に上記と同様に、光導波路を断面方向から視認し、光路変換ミラー8から検出光を入射して、端面方向から第1コアパターン5と第2コアパターン6の設計値からのずれ量を測定したところ、5.0μmであった。また、第1コアパターン中心高さと、第2コアパターン中心高さのずれ量は0.1μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
光導波路を断面方向から落射光を用いて視認し、第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれを確認したところ、同様に5.0μmであった。また、第1コアパターン中心高さと、第2コアパターン中心高さのずれ量も0.1μmであった。断面方向からの第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれの視認は視認しにくく、測定に時間がかかった。
[Measurement of misalignment between first core pattern and second cladding layer]
Detection light (white light) is incident from the end face of the optical waveguide obtained above, and is output from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the first core pattern 5 toward the first cladding layer 1. The amount of deviation from the design value with respect to the light output in the direction of the first cladding layer 1 from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the second core pattern 6 was 5.0 μm. Moreover, the deviation | shift amount of 1st core pattern center height and 2nd core pattern center height was 0.1 micrometer. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
Next, in the same manner as described above, the optical waveguide is viewed from the cross-sectional direction, the detection light is incident from the optical path conversion mirror 8, and the amount of deviation from the design values of the first core pattern 5 and the second core pattern 6 is determined from the end face direction. It was 5.0 μm when measured. Moreover, the deviation | shift amount of 1st core pattern center height and 2nd core pattern center height was 0.1 micrometer. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
When the optical waveguide was visually confirmed from the cross-sectional direction using incident light and the positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 was confirmed, it was 5.0 μm in the same manner. Further, the deviation amount between the center height of the first core pattern and the center height of the second core pattern was also 0.1 μm. It was difficult to visually recognize the positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 from the cross-sectional direction, and it took a long time to measure.

実施例2
実施例1において、第4クラッド層を形成しなかった以外は同様の方法で光導波路を形成し、光路変換ミラー8及び端面加工を行った。
[第1コアパターンと第2クラッド層の位置ずれ測定]
上記で得られた光導波路の端面から検出光(白色光)を入射し、第1コアパターン5の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光と、第2コアパターン6の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光との設計値からのずれ量を測定したところ、4.5μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
次に上記と同様に、光導波路を断面方向から視認し、光路変換ミラー8から検出光を入射して、端面方向から第1コアパターン5と第2コアパターン6の設計値からのずれ量を測定したところ、4.5μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
光導波路を断面方向から落射光を用いて視認し、第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれを確認したところ、同様に4.5μmであった。断面方向からの第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれの視認は視認しにくく、測定に時間がかかった。
Example 2
In Example 1, an optical waveguide was formed by the same method except that the fourth cladding layer was not formed, and the optical path conversion mirror 8 and end face processing were performed.
[Measurement of misalignment between first core pattern and second cladding layer]
Detection light (white light) is incident from the end face of the optical waveguide obtained above, and is output from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the first core pattern 5 toward the first cladding layer 1. The amount of deviation from the design value with respect to the light output in the direction of the first cladding layer 1 from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the second core pattern 6 was 4.5 μm. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
Next, in the same manner as described above, the optical waveguide is viewed from the cross-sectional direction, the detection light is incident from the optical path conversion mirror 8, and the amount of deviation from the design values of the first core pattern 5 and the second core pattern 6 is determined from the end face direction. It was 4.5 μm when measured. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
When the optical waveguide was visually confirmed from the cross-sectional direction using incident light and the positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 was confirmed, it was 4.5 μm. It was difficult to visually recognize the positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 from the cross-sectional direction, and it took a long time to measure.

実施例3
実施例2において、第3クラッド層形成用樹脂層を形成した後に、第2コアパターン6を内包する位置に100mm×0.1μmの開口部を有するネガ型フォトマスクを介して、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350mJ/cm2で照射た。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3クラッド層形成用樹脂を除去し、次いで水洗浄を行い、さらに上記紫外線露光機を用いて3.0J/cm2照射し、170℃で1時間加熱乾燥及び硬化し、第3クラッド層3をパターン化した以外は同様の方法で光導波路を形成し、光路変換ミラー8及び端面加工を行った。
[第1コアパターンと第2クラッド層の位置ずれ測定]
上記で得られた光導波路の端面から検出光(白色光)を入射し、第1コアパターン5の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光と、第2コアパターン6の光軸上に設けられた光路変換ミラー8から第1クラッド層1方向へ出力された光との設計値からのずれ量を測定したところ、3.5μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
次に上記と同様に、光導波路を断面方向から視認し、光路変換ミラー8から検出光を入射して、端面方向から第1コアパターン5と第2コアパターン6の設計値からのずれ量を測定したところ、3.5μmであった。なお、出力された光の位置は良好に視認できた。
光導波路を断面方向から落射光を用いて視認し、第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれを確認したところ、同様に3.5μmであった。断面方向からの第2クラッド層2中心と第1コアパターン5中心との設計値からの位置ずれは、やや視認しにくく、測定に時間がかかった。
Example 3
In Example 2, after forming the resin layer for forming the third cladding layer, the third cladding layer is passed through a negative photomask having an opening of 100 mm × 0.1 μm at the position including the second core pattern 6. Ultraviolet rays (wavelength 365 nm) were irradiated at 350 mJ / cm 2 from the support film side of the forming resin film. Thereafter, the support film is peeled off, the uncured resin for forming the third cladding layer is removed using a developer (1% aqueous potassium carbonate solution), then washed with water, and further washed with the above-described ultraviolet exposure machine. An optical waveguide was formed by the same method except that the third cladding layer 3 was patterned by irradiation with 0.0 J / cm 2, heating and drying at 170 ° C. for 1 hour, and patterning the third cladding layer 3, and the optical path conversion mirror 8 and end face processing were performed.
[Measurement of misalignment between first core pattern and second cladding layer]
Detection light (white light) is incident from the end face of the optical waveguide obtained above, and is output from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the first core pattern 5 toward the first cladding layer 1. The amount of deviation from the design value with respect to the light output in the direction of the first cladding layer 1 from the optical path conversion mirror 8 provided on the optical axis of the second core pattern 6 was measured and found to be 3.5 μm. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
Next, in the same manner as described above, the optical waveguide is viewed from the cross-sectional direction, the detection light is incident from the optical path conversion mirror 8, and the amount of deviation from the design values of the first core pattern 5 and the second core pattern 6 is determined from the end face direction. It was 3.5 μm when measured. In addition, the position of the output light was visually recognized satisfactorily.
When the optical waveguide was visually recognized from the cross-sectional direction using incident light and the positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 was confirmed, it was 3.5 μm. The positional deviation from the design value between the center of the second cladding layer 2 and the center of the first core pattern 5 from the cross-sectional direction is somewhat difficult to see and takes time to measure.

本発明の光導波路は、第1コアパターンを覆う第2クラッド層と位置ずれを、該第2クラッド層と位置の相関が確保された第2コアパターンを用いることで第2クラッド層の位置ずれを容易に測定可能である光導波路であり、各種光学装置、インターコネクション、照明等の幅広い分野に適用可能である。   The optical waveguide of the present invention uses a second core pattern in which a positional correlation is ensured with the second cladding layer covering the first core pattern, and a positional deviation of the second cladding layer is achieved. Can be easily measured, and can be applied to a wide range of fields such as various optical devices, interconnection, and illumination.

1…第1クラッド層、 2…第2クラッド層、 3…第3クラッド層、 4…第4クラッド層、 5…第1コアパターン、 6…第2コアパターン、 7…基板、 8…光路変換ミラー   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st clad layer, 2 ... 2nd clad layer, 3 ... 3rd clad layer, 4 ... 4th clad layer, 5 ... 1st core pattern, 6 ... 2nd core pattern, 7 ... Substrate, 8 ... Optical path conversion mirror

Claims (14)

第1クラッド層上に、
前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターンと、
前記第1コアパターンの上面及び側面を覆う第2クラッド層と、
前記第1コアパターンよりも低い屈折率を有し、かつ前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有し、該第2クラッド層と位置相関が確保された第2コアパターンと、
を有する光導波路。
On the first cladding layer,
A first core pattern having a refractive index higher than that of the first cladding layer;
A second cladding layer covering an upper surface and a side surface of the first core pattern;
A second core pattern having a refractive index lower than that of the first core pattern and having a refractive index higher than that of the first cladding layer, and having a positional correlation with the second cladding layer;
An optical waveguide.
前記第2コアパターンと、前記第2クラッド層とが同一工程で形成される請求項1に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the second core pattern and the second cladding layer are formed in the same process. 前記第2コアパターンと、前記第2クラッド層が、同一材料から形成されてなる請求項1又は2に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the second core pattern and the second cladding layer are formed of the same material. 前記第2コアパターンの側面及び上面が、前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層により覆われている請求項1〜3のいずれかに記載の光導波路。   4. The optical waveguide according to claim 1, wherein a side surface and an upper surface of the second core pattern are covered with a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern. 前記第2クラッド層の側面及び上面が、前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層により覆われている請求項1〜4のいずれかに記載の光導波路。   5. The optical waveguide according to claim 1, wherein a side surface and an upper surface of the second cladding layer are covered with a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern. 前記第1クラッド層と前記第1コアパターンとの間に、前記第1コアパターンよりも屈折率の低い第4クラッド層を有する請求項1〜5のいずれかに記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, further comprising a fourth clad layer having a refractive index lower than that of the first core pattern between the first clad layer and the first core pattern. 前記第4クラッド層が、前記第2クラッド層に埋設されている請求項6に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 6, wherein the fourth cladding layer is embedded in the second cladding layer. 前記第1コアパターンの光軸上及び前記第2コアパターンの光軸上の少なくとも一方に、光路変換ミラーが設けられている請求項1〜7のいずれかに記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein an optical path conversion mirror is provided on at least one of the optical axis of the first core pattern and the optical axis of the second core pattern. 第1クラッド層上に、前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第1コアパターンを形成する工程Aと、
前記第1クラッド層上に、前記第1コアパターンよりも低い屈折率を有し、かつ前記第1クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する第2コアパターンを形成するとともに、前記第1コアパターンの上面及び側面に第2クラッド層を形成する工程Bと、を有する光導波路の製造方法。
Forming a first core pattern having a refractive index higher than the refractive index of the first cladding layer on the first cladding layer; and
On the first cladding layer, a second core pattern having a refractive index lower than that of the first core pattern and having a refractive index higher than that of the first cladding layer is formed. And a step B of forming a second cladding layer on an upper surface and a side surface of the core pattern.
前記工程Bの前に、前記第1クラッド層上に、前記第1コアパターンよりも屈折率の低い第4クラッド層を形成する工程Cを有する請求項9に記載の光導波路の製造方法。   The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 9, further comprising a step C of forming a fourth clad layer having a refractive index lower than that of the first core pattern on the first clad layer before the step B. 前記工程Bの後に、前記第2コアパターンの側面及び上面に前記第2コアパターンよりも屈折率の低い第3クラッド層を形成する工程Dを有する請求項9又は10に記載の光導波路の製造方法。   11. The optical waveguide manufacturing method according to claim 9, further comprising a step D of forming a third cladding layer having a refractive index lower than that of the second core pattern on a side surface and an upper surface of the second core pattern after the step B. Method. 前記工程Dにおいて、前記第3クラッド層によって、前記第2クラッド層が埋設される請求項11に記載の光導波路の製造方法。   The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 11, wherein in the step D, the second cladding layer is embedded by the third cladding layer. 前記工程Aの後に、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンの少なくともいずれかの光軸上に光路変換ミラーを設ける工程Eを有する請求項9〜12のいずれかに記載の光導波路の製造方法。   The optical waveguide manufacturing according to any one of claims 9 to 12, further comprising a step E of providing an optical path conversion mirror on an optical axis of at least one of the first core pattern and the second core pattern after the step A. Method. 請求項1〜8のいずれかに記載の光導波路において、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンに検出光を入射し、前記第1コアパターン及び前記第2コアパターンから出射された検出光の互いの位置から前記第1コアパターンに対する前記第2クラッド層の光軸に対して垂直方向かつ基板平面方向の位置ずれ量を検出する光導波路の位置検出方法。   9. The detection light according to claim 1, wherein detection light is incident on the first core pattern and the second core pattern and is emitted from the first core pattern and the second core pattern. The position detection method of the optical waveguide which detects the amount of position shift in the direction perpendicular to the optical axis of the second clad layer with respect to the first core pattern and the substrate plane direction from each other position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017187620A (en) * 2016-04-06 2017-10-12 新光電気工業株式会社 Optical waveguide device and method of manufacturing the same
USD970065S1 (en) 2019-01-23 2022-11-15 Herbert Waldmann Gmbh & Co. Kg Lamp

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