JP2017211415A - ２方向送信光導波路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の受光した光を２方向に送信できるようにし、そのうちの１方向光を実装時の位置確認や異常の有無確認用に使用することができる光導波路基板を提供する。【解決手段】下部クラッド層、コアパターン、上部クラッド層を備え、前記コアパターンに傾斜面からなる光路変換ミラーを有する光導波路基板であって、光路変換ミラーの傾斜面を４５°、その対面を９０°の直進光受光面とした２方向送信光導波路基板。【選択図】図１

Description

本発明は、光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板に関する。

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。

光導波路の光路変換ミラーの形成方法は、特許文献１〜４に記載されているように、ダイシングソーやレーザーアブレーション等を用いて光導波路に対し、４５°の傾斜面を物理的な切削により形成している。

特開２０１５−１２１７０３号公報 特開２０１２−１５０２４２号公報 特開２０１０−２３１０９０号公報 特開２０１５−１０８６４７号公報

しかしながら、上記の方法では、入光された光を１方向にしか送信することができない。２方向にすることができると、２箇所で出光することができる為、そのうちの１方向光を実装時の位置確認用の使用や異常の有無確認用の使用等が期待される。そこで、入光された光を２方向に送信することが求められている。

本発明は、上記問題の解決を鑑みたものであり、２方向送信を実現可能とする２方向送信光導波路基板を提供することを目的とする。

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、光硬化性樹脂を用いて、コアパターン形成後に、ミラー部を形成するが、そのミラーの形状を片側４５°と、その対面を９０°にすることにより２方向送信を可能とし、上記課題を解決し得ることを見出した。
本発明は、かかる知見にもとづいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下のものに関する。
（１） 下部クラッド層、コアパターン、上部クラッド層を備え、前記コアパターンに傾斜面からなる光路変換ミラーを有する光導波路基板であって、光路変換ミラーの傾斜面を４５°、その対面を９０°の直進光受光面とした２方向送信光導波路基板。
（２） 直進光受光面より受光した光を直進させた後、そのコアパターンにも傾斜面からなる光路変換ミラーを有する上記（１）に記載の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板。
（３） 前記光路変換ミラーとなる傾斜面を３つ以上有する、上記(１)又は（２）に記載の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板。

本発明の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板は、４５°のミラーから反射せず漏れた直進する光を受光することにより２方向に送信を可能とした。このため、本使用する受光ミラーの他にも受光できるようになり、実装時の位置確認用パターンミラーでの使用や異常有無確認用の受光部での使用等ができる。

本発明の一実施形態の光路変換ミラーと直進光受光面を有する２方向送信光導波路基板を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の複数の光路変換ミラーと直進光受光面を有する２方向送信光導波路基板を示す斜視図である。

以下に、本発明の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板の一実施形態について詳細に説明する。

本実施の形態の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板は、下部クラッド層、コアパターン、上部クラッド層を備え、前記コアパターンに傾斜面からなる光路変換ミラーを有する光導波路基板であって、光路変換ミラーとしてコアパターンに対し、４５°、その対面を９０°の傾斜面を物理的な切削により形成している。
従来の光路変換ミラーの形成方法は、ダイシングソーやレーザーアブレーション等を用いて行うが、先端９０°のブレードを使用することにより、両側４５°の傾斜面が形成されていた。
そこで先端４５°の片刃を使用することにより片側４５°の傾斜面と９０°の端面がコアパターンに形成される。
送信されてくる光は４５°の光路変換ミラーにより反射し９０°に光路を変え送信する。しかしながら、４５°から反射せず直進する光があることがわかり、その直進する光を９０°の端面で受光することで、さらに光を進行させることができる光導波路基板である。

［工程Ａ］
本実施の形態において、光路変換ミラー形成の際はダイシングソーによって形成するが、その際に片側４５°のブレードを使用する。別の方法としてはレーザー等を用いて直接形成する方法も用いることができる。

本実施の形態の光路変換ミラーを有する光導波路基板の一例を、図１〜２を用いて説明する。

図１、図２に示すように、本実施の形態により製造される光路変換ミラー４を有し直進光受光面６を有する光導波路は、下部クラッド層１と、下部クラッド層１に積層されたコアパターンＡ ２と、コアパターンＡ ２の光路上に形成された光路変換ミラー４と、コアパターンＢ ５の光路上に形成された直進光受光面６と、コアパターン２及び５を覆うように下部クラッド層１に積層され、開口部３０１を有する上部クラッド層３を備える。開口部３０１内に光路変換ミラー４と、直進光受光面６が具備される。

図１、図２において、光路変換ミラー４を有する光導波路のコアパターン２の数は１つとして説明するが、２つであってもよく、また、３つ以上であってもよい。

下部クラッド層、コアパターン、上部クラッド層は、特許文献１〜４に示される公知の形成用樹脂等を使用して形成することができる。

下部クラッド層、上部クラッド層の形成方法は、特許文献１〜４に示される公知の形成工程等を用いることができる。

以下、本実施の形態で製造される光路変換ミラーに用いられる各部材について詳細に説明する。

［光導波路］
光導波路は、下部クラッド層と、下部クラッド層に積層されたコアパターンと、コアパターンを覆うように下部クラッド層に積層される上部クラッド層を備える。

［コアパターン］
コアパターンは、光が伝搬する部位である。伝搬する光は、コアパターンの壁面によって反射し、光出射部から出射される。上記の観点から、上記壁面は、金属反射面であるか、又は、コアパターンが周囲よりも高屈折率に設計され、コアパターンと周囲との屈折率差を利用した全反射面であると好ましい。反射による損失が小さい点から後者であるとより好ましい。コアパターンを周囲よりも屈折率の高い透明な材質で形成すると形状の加工が容易に行えるためさらに好ましい。透明な材質は、伝搬する光の波長に対して所定の出射光の光強度が確保可能な透明性を有していれば特に限定はなく、ガラスや樹脂等が好適に用いられる。特に形状の加工性の観点から樹脂を用いるのが好ましい。
本実施の形態はコアパターンをフォトリソ加工によって形成するため、樹脂の種類は光硬化性樹脂がより好適である。
コアパターンは、形成された下部クラッド層上にコア層形成用樹脂層を積層し、露光現像することで形成することができる。コア層形成用樹脂は、下部クラッド層及び上部クラッド層より高屈折率であり、活性光線によりパターン化し得るものを用いることが好ましい。

［光路変換ミラー］
本実施の形態で製造される光導波路基板に設けられる光路変換ミラーは、外部からの光をコアパターンに光学的に結合するように光路変換可能な部位であればよく、４５°の傾斜面からなる屈折率差を利用した空気反射型ミラーとする。

［直進光受光面］
本実施の形態で製造される光導波路基板に設けられる直進光受光面は、コアパターンに対し９０°形成され、光路変換ミラーの対面にあり、光路変換ミラーから漏れた直進させる光を受光し、光をさらに直進させるために受光する直進光受光面とする。

［下部クラッド層］
本実施の形態で製造される光導波路基板の下部クラッド層は、光導波路が形成される土台となる部分であって、光導波路の下面を保護する部位でもある。光導波路のコアパターンの屈折率より低屈折率に調整され、コアパターンを伝搬する光に支障のない範囲で透明性を有している。
光導波路の保護、及び光の伝搬に悪影響を生じさせない観点から、下部クラッド層は、５〜２００μｍの厚みであるのが好ましく、厚みの制御の観点から１０〜１００μｍであるとより好ましく、低背化の観点から１０〜５０μｍであると更に好ましい。

［上部クラッド層］
本実施の形態で製造される光導波路基板の上部クラッド層は、光導波路のコアパターンの上面及び側面を覆う部分であって、光導波路の上面及び側面を保護する部位である。光導波路のコアパターンの屈折率より低屈折率に調整され、コアパターンを伝搬する光に支障のない範囲で透明性を有している。本実施の形態では、上部クラッド層は、コアパターンに光路変換ミラー、直進光受光面が形成された箇所が露出し、好ましくは下部クラッド層が露出するように、光硬化性樹脂（感光性樹脂）を用いてホトリソグラフにより露光、現像して形成することができる。図１に示すように、露出した下部クラッド層表面１０１、露出したコアパターン上面２０１、５０１、露出したコアパターン側面２０２、５０２が露出するように開口部３０１を形成すると好ましい。

以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、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）
［下部クラッド層の形成］
基板として縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍのポリイミドフィルム（ポリイミド；ユーピレックスＲＮ（宇部興産株式会社製）、厚み；２５μｍ、「ユーピレックス」は登録商標。）を用い、その一方の面上に、１５μｍ厚みの下部クラッド層形成用樹脂フィルムのカバーフィルムを剥離した後に、真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度１１０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着して、ラミネートした。続いて、紫外線露光機（株式会社オーク製作所製、ＥＸＭ−１１７２）を用いて、下部クラッド層形成用樹脂フィルムのキャリアフィルム側から紫外線（波長３６５ｎｍ）を３．０Ｊ／ｃｍ^２で照射し、キャリアフィルムを剥離後、１７０℃で１時間加熱及び硬化し、下部クラッド層１を形成した。

［コアパターンの形成］
次いで、上記で形成した下部クラッド層形成面側から、５０μｍ厚さのコア層形成用樹脂フィルムを、カバー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式会社製、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（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着した。

続いて、そのコアパターンに対応する開口部（長さ５ｍｍ、幅５０μｍ、２０本、スペース２００μｍ）を有する遮光パターンのネガ型フォトマスクを介し、キャリア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／ｃｍ^２で照射し、次いで８０℃で５分間露光後加熱（露光後に行う加熱処理）を行った。その後、キャリアフィルムである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（現像）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、コアパターンを形成した。

［上部クラッド層の形成］
上記で形成したコアパターン形成面側から、６５μｍ厚さの上部クラッド層形成用樹脂フィルムを、カバーフィルムを剥離した後に、真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度１１０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着して、ラミネートした。
続いて、空気反射型の光路変換ミラーにするため、光路変換ミラーの形成個所を遮光したネガ型フォトマスクを介し、上部クラッド層形成用樹脂フィルムのキャリアフィルム側から紫外線（波長３６５ｎｍ）を３５０ｍＪ／ｃｍ^２で照射した。その後、キャリアフィルムを剥離し、現像液（１質量％炭酸カリウム水溶液）を用いて、上部クラッド層形成用樹脂を除去して、水洗浄を行った。さらに上記紫外線露光機を用いて３．０Ｊ／ｃｍ^２で照射し、１７０℃で１時間加熱し、後硬化（アフターべーク）作業を行った。これにより光路変換ミラーを有する光導波路の上部クラッド層を形成した。

[光路変換ミラーと直進光受光面の形成]
ダイシングソーにて、先端４５°の片刃を使用し、切削により片側４５°の傾斜面と９０°の端面をコアパターンに形成する。
上記で作製した光導波路を断面切断し、光路変換ミラーの形状の確認を行ったところ、コア上面から角度４５°の光路変換ミラー及び９０°の直進光受光面を得ることができた。

（実施例２）
実施例１において、コアパターン形成後にダイシングソーによる光路変換ミラーを形成し、その後上部クラッド層を形成した。工程順を変更した以外は、同様の方法で光導波路を作製した。

これにより、下部クラッド層が露出した場所以外は上部クラッド層により覆われた光導波路を得ることができた。

（実施例３）
実施例１において、光路変換ミラーの形成を２ヶ所実施した以外は、同様の方法で光導波路を作製した。

これにより、１つのコアパターンに光路変換ミラーを２つ得ることができた。

本発明の２方向送信光導波路基板は、光路変換ミラーの形成を片側４５°と９０°することにより、光路変換ミラーで漏れによる直進する光を９０°の直進光受光面で受光することにより、２方向への送信を可能とすることできる。直進された光は、実装時の位置確認用パターンミラーでの使用や光路異常有無確認用の受光部等の幅広い分野に適用可能である。

１．下部クラッド層
１０１．露出した下部クラッド層表面
２．コアパターンＡ
２０１．露出したコアパターンＡ上面
２０２．露出したコアパターンＡ側面
３．上部クラッド層
３０１．開口部（上部クラッド層除去部）
４．光路変換ミラー
５．コアパターンＢ
５０１．露出したコアパターンＢ上面
５０２．露出したコアパターンＢ側面
６.直進光受光面

Claims (3)

1. 下部クラッド層、コアパターン、上部クラッド層を備え、前記コアパターンに傾斜面からなる光路変換ミラーを有する光導波路基板であって、光路変換ミラーの傾斜面を４５°、その対面を９０°の直進光受光面とした２方向送信光導波路基板。
2. 直進光受光面より受光した光を直進させた後、そのコアパターンにも傾斜面からなる光路変換ミラーを有する請求項１に記載の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板。
3. 前記光路変換ミラーとなる傾斜面を３つ以上有する、請求項１又は請求項２に記載の光路変換ミラーを有する２方向送信光導波路基板。

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