JP4656019B2 - 高分子光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高分子光導波路の製造方法に係わり、特に、加工時間の短縮と低コスト化を図った高分子光導波路の製造方法に関する。

従来から、例えばフォトリソグラフィ法を用いた代表的な光導波路の製造方法では、導波路コアのコアパターンをパターニング、露光・現像、エッチングなどの様々な薄膜形成プロセスにより作製している。このため、複雑で多くの工程が必要であり、作製コストが高騰するという大きな問題があった。これに対して、シリコーンゴム鋳型を用いたパターン複製法により光導波路を作製する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

これらの従来の光導波路の作製技術においては、導波路コアの端面処理をダイシングソーによる切削加工により行うことが一般的である。特に、平面実装した面型受発光素子と光導波路を光結合するために、先端がＶ字あるいはレ字の形状をなすダイシングブレードを用いたダイシングソーの切削加工により導波路コアの端部を４５度ミラー面に形成し、光導波路の下面と受発光素子とを接着することで光学結合が行われる。
特開２００４−８６１４４号公報

ところで、従来の高分子光導波路の製造方法では、導波路コア端部の加工時間がかかり、加工コストが高騰しやすいという問題を有している。つまり、従来の高分子光導波路では、導波路コアの端部を概ね導波光波長の１／１０以下の面粗さに仕上げる必要がある。そのため、ブレードを用いたダイシングソーによる精密な切削加工を行うことが必要であり、更には導波路コア端面の研磨加工が別途に必要となる。この種のダイシングソーによる切削加工では、ブレードの送り速度によって加工時間が決まることとなる。しかしながら、ブレードの送り速度を上げ過ぎると、切削面の粗いものしか得られなくなり、光の散乱要因となるので、導波路コアの切削面を平滑に加工するためには、ブレードの送り速度を無闇に上げることは困難であった。また、４５度ミラー面を含む導波路コアでは、４５度ミラー面用のブレードの他にも、垂直切り落とし用のブレードが別途に必要となる。このため、ブレードの段取り替えも含めて、ダイシング工程における加工時間が増える要因ともなっていた。

一方、１０ｍｍ長以下のような小さな導波路ではなく、１００ｍｍ長以上の大きな光導波路の場合は、必ずしも光学端面並みの面粗さを必要としない導波路フィルムの外形を切り出して所定の寸法に加工すると、導波路コア端部の加工と相まって、ブレードを用いたダイシングソーによる加工時間がかかり、加工コストが高騰しやすいという問題を有している。つまり、ダイシングソーのブレードの送り速度を増速し過ぎると、切断部分の温度が上昇し、熱応力が大きくなる。その結果、高分子光導波路の切断面が溶けて、撓みや反り等の変形を発生してしまい、ブレードにも汚れが付着することとなり、常に安定した品質を得にくいという問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解消するためになされたものであり、加工時間の短縮を図ることができるとともに、低コストであり、安定して大量生産することを可能とした高分子光導波路の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、導波路コアのパターン形状に対応する凹溝部を有する鋳型を用いること、前記凹溝部の両端部を除いて、前記鋳型の成形面側に前記凹溝部の長さよりも短い下クラッドとなるフィルム材を密着すること、前記凹溝部の一端部と対応する部位に導波路コア成形用の硬化性樹脂を充填する樹脂充填口を有するとともに、前記凹溝部の他端部と対応する部位に前記硬化性樹脂を減圧吸引する樹脂吸引口を有する補助鋳型を用いること、前記補助鋳型と前記鋳型とを、前記フィルム材を介して密着すること、前記樹脂充填口に前記硬化性樹脂を滴下して、前記樹脂吸引口を介して減圧吸引し、前記凹溝部の両端部における前記補助鋳型と前記鋳型との間に形成された空間及び前記凹溝部内に前記硬化性樹脂を充填すること、及び前記硬化性樹脂の硬化後、前記鋳型を前記フィルム材から剥離し、前記フィルム材と前記凹溝部に対応する形態を有する導波路コアと前記空間に充填され硬化された前記硬化性樹脂とを一体成形することを含んでなることを特徴とする高分子光導波路の製造方法にある。

上記構成によると、鋳型の凹溝部の両端部に充填された硬化性樹脂の一部が、鋳型上に密着したフィルム材の端部に一体化すると同時に、その一体化した硬化性樹脂上に導波路コア端部を一体形成することができるようになる。これにより、フィルム材に凹溝部の端部に対応する形態を有する導波路コアを一体成形することができるので、導波路コア端部のダイシング工程を排除することができるようになる。加工時間の短縮と低コスト化とを達成することができるとともに、高品位の成形によって安定して大量生産することが可能となる。

また、上記構成によると、導波路コア成形用の硬化性樹脂の充填を容易に行うことができるとともに、下クラッドとなるフィルム材の表面を平坦に仕上げることができる。

前記補助鋳型の好適な一例としては、前記フィルム材の外周部を押圧して前記鋳型と密着する構造を用いることができる。これにより、空気が型内に混入するのを防止することができる。

前記補助鋳型の好適な他の一例としては、前記凹溝部の端部と対応する部位にマイクロレンズ形状形成用凹みを有する型構造を用いることができる。これにより、簡単な製法で、レンズ機能を付加することができるようになる。

前記鋳型の好適な一例としては、前記凹溝部が所定の間隔をおいて並列的に複数個形成された型構造を用いることができる。これにより、アレイ構成の導波路コアを簡単に形成することができる。

前記鋳型の好適な他の一例としては、前記凹溝部の凹端面が、前記導波路コア内を伝搬した光を前記フィルム材の方向へ折り返すミラー形状を有する型構造を用いることができる。これにより、例えば導波路コアの両端部に所定の角度をなすミラー面を有する埋め込み構造の導波路フィルムを簡単に形成することができる。受発光素子に対する集光性能を高めることができる。

更に本発明によると、前記導波路コアのミラー形状部分に金属薄膜を着膜し、上クラッドとなる硬化性樹脂を前記導波路コアの全面に覆って硬化することができる。これにより、安定した導波性能を発揮することができるとともに、上クラッドの形成が容易となる。

更に本発明にあっては、前記高分子光導波路の外周部を打ち抜き加工することが好適である。導波路コアの両端部に所定の角度をなすミラー部分を作製することができるので、ダイシングブレードを傾斜面用と垂直切り落とし用に付け替える手間や労力などを軽減することができるようになり、ダイシング工程時間を削減することができる。

本発明は、加工時間の短縮と低コスト化を達成することができるとともに、安定して大量生産することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、図１及び図２に基づいて具体的に説明する。但し、図１に基づく説明は参考の実施形態についての説明である。

（高分子光導波路の製造方法）
図１は、高分子光導波路の作製工程を概念的に示しており、図２は、図１の作製手順により製造された導波路フィルムの一構造例を示している。

本実施の形態における高分子光導波路の製造方法は、本出願人等が先に提案した特開２００４−８６１４４号公報及び特開２００４−１０９９２７号公報等の高分子光導波路の製造技術を改良したものである。これらの製造技術は、導波路コア形成用の凹溝部を有するポリジメチルシロキサン等のシリコーンゴム製の鋳型を用いて、導波路フィルムを製造するものである。その鋳型における導波路コア形成用の凹溝部の両端部には、導波路コア端部となる部分を経て鋳型の側方に開放した開口端がそれぞれ形成されている。その凹溝部の開口端の一方は、硬化性樹脂を充填する充填口として利用されるとともに、その凹溝部の開口端の他方は、充填した硬化性樹脂を減圧吸引する吸引口として利用されている。そのため、作製された導波路コアのコアパターンには、余剰な部分が残存するとともに、ミラー面となる導波路コア端部自体が所要な形態に形成されないので、導波路コア端部となる部位にダイシング、場合によってはダイシングに加えて研磨加工を行う必要があった。

これに対して、この実施の形態における高分子光導波路の製造方法にあっては、図１に示すように、導波路コア端部を含む導波路コア形成用の凹溝部１１を有する鋳型１０を用いている。これにより、ミラー面となる導波路コア端部の形成と同時に導波路コア６１を形成することが可能となる。鋳型１０の材質としては、本出願人等が先に提案した鋳型と同一の材料を使用することができる。

この実施の形態における高分子光導波路の製造方法では、鋳型１０の凹溝部１１におけるミラー面形成用の両端部を残して、鋳型１０の成形面側に下クラッドとなるフィルム材３０を密着させることで、その両端部をコア成形用硬化性樹脂の樹脂充填口及び樹脂吸引口の通路として利用することができるとともに、導波路フィルム６０の下クラッドとなるフィルム材３０側から硬化性樹脂の充填及び吸引を行うことができる。

鋳型１０の凹溝部１１の両端部に充填された硬化性樹脂の一部は、図１及び図２に示すように、鋳型１０上に密着したフィルム材３０の端部に一体化すると同時に、その一体化した硬化性樹脂上に導波路コア端部を一体化することができるようになる。つまり、鋳型１０の凹溝部１１の一端部に硬化性樹脂を滴下して、その凹溝部１１及び凹溝部１１の他端部を経由して減圧吸引し、凹溝部１１内に硬化性樹脂を充填硬化する。その硬化性樹脂の硬化後、鋳型１０をフィルム材３０から剥離することで、フィルム材３０と導波路コア端部を有する導波路コア６１とを一体成形することができる。形成された導波路コア端面の面粗さは、導波路コア６１の他の部分の面粗さと同様に、鋳型１０における凹溝部１１の内面の面粗さを、そのまま転写することができるようになり、導波路コア端部のダイシングや研磨加工が不要となるという利点を有している。

以上の製造方法によると、導波路コア端面の加工処理を排除することができるようになるが、導波路コア端部には、コア成形用硬化性樹脂の流路が残存することとなるので、この残存部分において導波光閉じ込め構造を確保することが肝要である。そのため、フィルム材３０により導波路コア端部を極力覆うことが好適である。しかしながら、フィルム材３０により導波路コア端部を完全に覆ってしまうと、鋳型１０の凹溝部１１内に硬化性樹脂を充填することができなくなる。

そこで、本実施の形態における高分子光導波路の製造方法にあっては、図１に示すように、鋳型１０のパーティング面とフィルム材３０とを密着した状態で、フィルム材３０の端縁及び鋳型１０の凹溝部１１の凹端縁間に形成された隙間を樹脂充填口または樹脂吸引口の通路として用いることができる。その隙間としては、１０〜２００μｍ程度に設定することが好ましく、望ましくは２０〜１００μｍ程度が特に有利である。

樹脂充填口及び樹脂吸引口は、完成した導波路フィルム６０（図２）の下面端部となる位置に対応して配される。導波路フィルム６０を光素子などの電子部品などに実装する場合は、導波路フィルム６０の下面は平坦であることが望ましい。そこで、少なくとも鋳型１０の凹溝部１１を覆う大きさを有するシート状の補助鋳型２０を用いることが好適である。この補助鋳型２０としては、鋳型１０の凹溝部１１の一端部と対応する部位に、硬化性樹脂を充填する樹脂充填口２１を形成することができるとともに、その他端部と対応する部位に硬化性樹脂を減圧吸引する樹脂吸引口２２を形成することができる。

この補助鋳型２０は、鋳型１１と同様に、コア成形用硬化性樹脂の硬化後に導波路フィルム６０から剥離する必要がある。このため、補助鋳型２０の材料としては、少なくともコア成形用硬化性樹脂と接する部分に鋳型１０と同様の材質を使用することが好ましく、例えばポリジメチルシロキサンにより構成することが特に望ましい。

鋳型１０及び補助鋳型２０の成形面以外の不要なパーティング面部分には、硬化性樹脂が多く流れ込まないようにすることが肝要である。鋳型１０及び補助鋳型２０を密着した状態で、鋳型１０の凹溝部１１の端部から補助鋳型２０の樹脂充填口２１または樹脂吸引口２２に連通する流路を密閉することができる構成が望ましい。その密閉構造の一例としては、例えば補助鋳型２０に形成された流路を閉鎖する型構造、あるいは樹脂充填口２１または樹脂吸引口２２と対応する部位に貫通して形成された長孔３１を有するフィルム材３０を用いることができる。このような構造をもつ補助鋳型２０あるいはフィルム材３０を使用することにより、補助鋳型２０と鋳型１０とをフィルム材３０を介して密着した状態で、樹脂充填口２１、樹脂充填口側の鋳型１０及び補助鋳型２０間に生じる通路、凹溝部１１、樹脂吸引口２１側の鋳型１０及び補助鋳型２０間に生じる通路、樹脂吸引口２２を通って、導波路コア６１となる鋳型１０の凹溝部１１に硬化性樹脂を充填することができる。これにより、アレイ構成の導波路コア６１を形成することができる。この場合は、導波路フィルム６０の導波路コア端部の下面は、補助鋳型２０の成形面形状を反映したものとなる。このため、補助鋳型２０の成形面部分を平坦に仕上げることによって、導波路フィルム６０の下面を平坦にすることができる。

ところで、導波路コア端部を直角に形成するのではなく、斜め４５度に傾斜したミラー面６２に形成することにより、導波路コア６１内を進行する伝搬光を導波路フィルム６０の面外方向に折り返すことができる。折り返された伝搬光の導波路フィルム先端側にＶＣＳＥＬ、ＬＥＤ、ＰＤなどの平面型受発光素子を配置することによって、導波路フィルム６０及び受発光素子を平面実装することが可能となる。

上記製造方法で作製された高分子光導波路は、下クラッドとなるフィルム材３０上に導波路コア６１のコアパターンが形成された導波路フィルムとなる。このままでも、導波路コアパターンの上面及び側面を空気クラッドとした導波光閉じ込め構造が成立するが、安定した導波性能を発揮するためには、導波路コア全体をフィルム材３０と同一の屈折率を有するクラッドにて埋め込む構造が望ましい。その埋め込み構造でも、上述の４５度ミラー部分の機能を発揮するために、メタルマスク４０を用い、金属蒸着手段により４５度ミラー部分に反射率の高い金属材を着膜した後、上クラッドとなる硬化性樹脂で導波路コア全体を覆って硬化することができる。着膜金属材としては、例えばアルミ、金、銀、チタンなどの各種の金属が好適に用いられる。メタルマスク４０としては、複数本の導波路コアごとに、４５度ミラー面に対応した小さな貫通孔を複数個設けたものを用いることができる。それ以外にも、１つの長い貫通長孔構造をもつメタルマスク４０を用いることができる。そのメタルマスク４０の貫通長孔により複数本の導波路コア６１をまとめて着膜してもよい。なお、４５度ミラー部分以外に着膜される金属は、受発光素子が正しい位置に実装される限り悪影響を及ぼすことはない。

上記製造方法で作製された４５度ミラー面を両端にもつ埋め込み構造の導波路フィルム６０において、４５度ミラー面の下部位置に実装される受発光素子に対してマイクロレンズ構造を設けることができる。これにより、受発光素子に対する集光性能を高めることができる。マイクロレンズ構造としては、例えば４５度ミラーに対応した凸レンズ形状でもよいし、あるいは凸型のシリンドリカルレンズ形状であってもよい。これらのレンズ形状は、補助鋳型２０の導波路コア端部に対応する位置にレンズ形成用凹みを備えることによって容易に形成することができる。それと同様に、４５度ミラー自体の形状も、曲率を持たせることで、レンズ機能を付加することが容易となる。

上記のごとく構成された導波路フィルム６０には、既に光学面が形成されているので、その導波路フィルム６０の外形の切り出しには、必ずしも光学的に高い精度を必要としない。そのため、導波路フィルム６０の外形をトムソン型またはビク刃型といわれる型刃を用いた打ち抜き加工で一度に形成することができる。ダイシングソーを用いる場合と比べると、導波路フィルム６０の大きさに依存することなく、ダイシング工程時間を大幅に短縮することが可能になる。また、光導波路の一部をダイシングソーでダイシング加工しても、特に、本発明の製造方法により４５度ミラー部分を作製することができるので、ダイシングブレードを４５度用と垂直切り落とし用に付け替える手間や労力などを軽減することができるようになり、ダイシング工程時間を削減することができる。

以下に、本発明の更に具体的な実施例について図１〜図１０を参照しながら説明する。但し、実施例１，３〜６は参考例である。

図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明における実施例１である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図であり、図２（ａ）は、導波路フィルムの上面図、図２（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。

この実施例1である導波路フィルムの作製工程においては、先ず、図１（ａ）に示すように、鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を予め準備しておく。この鋳型１０は、定法に従いＳｉウエハー上に厚膜レジスト（マイクロケミカル社製のＳＵ−８）の層を形成し、コア断面寸法６０μｍ角、長さ１２０ｍｍであり、長さ方向の両端面に４５度ミラー形状をもつ４本の直線導波路コア形成用の凸部が並列に配された原盤を用いることにより作製する。この原盤の作製にあっては、厚膜レジストを用いたプロセス以外にも、例えば従来のフォトリソグラフィー法、本出願人等が既に提案した電着法または光電着法により作製する方法（特願２００２−１０２４０号）、特開２００４−２９５０７号公報や上記特許文献１に記載された原盤の作製技術などを用いることができる。また直線導波路コアに対応する凸部の両端部分を４５度ミラー形状にするには、ダイシングソーを用いた加工により作製する。また、グラデーションマスクを用いた露光現像でも容易に作製することができる。

鋳型１０としては、直線導波路コア形成用の原盤上に離型剤を塗布した後、定法に従い原盤上にポリジメチルシロキサン（ダウケミカル社製のＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で２０分間かけて加熱することで硬化させ、図１（ａ）に示すように、原盤の直線導波路コア形成用の４本の凸部と対応する形態の凹溝部１１をもつシリコーンゴム鋳型１０を作製する。なお、鋳型の作製にあっても、直線導波路コアに対応する凹溝部１１の両端部分の処理を除いて本出願人等が先に提案した上記特許文献１などに記載された鋳型の作製技術などを用いることができる。

一方、補助鋳型２０としては、図１（ａ）に示すように、鋳型１０と同一の材料を用いて、鋳型１０の凹溝部１１の一端部と対応する部位に樹脂充填口２１を、その凹溝部１１の他端部と対応する部位に樹脂吸引口２２をそれぞれ有するシリコーンゴム製の補助鋳型２０を作製する。なお、補助鋳型の作製にあっても、本出願人等が先に提案した上記特許文献１などに記載された鋳型の作製技術と実質的に同じ製法によって得ることができる。

更に、下クラッドとなるフィルム材３０としては、図１（ａ）に示すように、トムソン型刃を用いて、厚みが５０μｍであるアートンフィルム（ＪＳＲ社製、屈折率１．５１）を打ち抜くことで作製する。その下クラッドは、鋳型１０及び補助鋳型２０と略同一の大きさの外形形態に形成されるとともに、下クラッドの両端部のそれぞれには、鋳型１０の４つの凹溝部１１にわたって延びた幅３００μｍの長孔３１，３１が貫通して形成されている。長孔３１，３１のそれぞれは、鋳型１０の凹溝部１１の端部と補助鋳型２０の樹脂充填口２１または樹脂吸引口２２とに対応する部位に形成されている。

（導波路コアの作製）
導波路コア６１の作製にあたっては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、作製した鋳型１０の凹溝部１１を上方に向けて設置し、鋳型１０の凹溝部１１上にフィルム材３０を重ね合わせて密着させる。このとき、フィルム材３０の両端縁が、鋳型１０の凹溝部１１の両端部に４０〜８０μｍ程度の隙間間隔をおいて収まるように配置する。次に、補助鋳型２０を、フィルム材３０を介して鋳型１０上に重ね合わせて密着させる。このとき、補助鋳型２０の樹脂充填口２１及び樹脂吸引口２２のそれぞれが、フィルム材３０の長孔３１，３１と対応する位置にあって、鋳型１０の凹溝部１１の外側に配されるように配置する。

次に、補助鋳型２０の樹脂充填口２１内に導波路コア６１となるエポキシ系の紫外線硬化樹脂５０（硬化後の屈折率１．５５、粘度５００ｃＰｓ）を満たし、補助鋳型２０の樹脂吸引口２２を介して−３０ｋＰａで減圧吸引する。紫外線硬化樹脂５０は、図１（ｂ）に示すように、毛細管現象を利用して、約１０分間でフィルム材３０の長孔３１内及び鋳型１０の凹溝部１１内に充填される。次いで、波長３６５ｎｍであり、強度５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を、鋳型２０を通して１５分間照射して硬化させ、フィルム材３０上に、両端部が４５度ミラー面を有する４本の導波路コア６１を形成する。フィルム材３０の長孔３１内に充填された紫外線硬化樹脂５０を、導波路コア端部の下面の一部を構成するように一体形成できる。

導波路コア端部の４５度ミラー面６２に反射膜を着膜するにあたっては、図１（ｃ）に示すように、幅６０μｍである一対の貫通長孔４１，４１をもつメタルマスク４０を使用することができる。フィルム材３０から補助鋳型２０及び鋳型１０を剥離し、フィルム材３０の導波路コア形成面を上方に向けた状態で配置した後、導波路コア６１の４５度ミラー面６２にメタルマスク４０の貫通長孔４１を合わせた状態で、蒸着源４２を介してメタルマスク４０側から導波路コア６１の４５度ミラー面６２に向けて金を厚み１００ｎｍ程度に着膜することができる。

（上クラッドの作製）
上クラッドの作製にあたっては、図１（ｄ）に示すように、側面及び上部クラッドとなるアクリル系の紫外線硬化樹脂７０（屈折率１．５１、粘度５００ｃＰｓ）を導波路コア６１の上部に塗布する。その導波路コア６１のコアパターン上に５０μｍ厚のフィルム８０を重ね合わせ、重ね合わせた状態で波長３６５ｎｍ、強度５０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０分間照射して硬化させ、全体の厚みが１７０μｍとなるように導波路フィルムを形成する。そして、トムソン型刃を用いて打ち抜き加工を行い、図２に示すように、長さ１２０ｍｍであり、導波路コア６１が２本入った双方向通信用導波路フィルム６０を作製することができる。導波路コア６１の両端面には、金が着膜された４５度ミラー面６２が形成されており、受発光素子との平面実装が容易な光インターコネクション用導波路フィルムを作製することができる。

図２に示す導波路フィルム６０の挿入損失は、３ｄＢ以下となり、良好な性能を発揮することができる。導波路コア上部のフィルム８０を省略して、全体の厚みが１２０μｍになるように作製した場合は、導波路フィルム全体の曲げ剛性が低下するので、フレキシブル性を向上させることができる。また、導波路フィルムの厚さが薄くなるため、打ち抜き加工をより容易に行うことができる。

図３は、本発明の実施例２である高分子光導波路の作製工程を概念的に示す説明図である。図４は、図３の作製工程により製造された導波路フィルムの一構造例を示しており、図４（ａ）は、導波路フィルムの上面図であり、図４（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。これらの図において上記実施例１と大きく異なるところは、上記実施例１では、フィルム材３０の長孔３１を樹脂充填口２１または樹脂吸引口２２の通路とする構成となっていたが、この実施例２にあっては、鋳型１０のパーティング面とフィルム材３０とを密着した状態で、フィルム材３０の端縁及び鋳型１０の凹溝部１１の凹端縁間に形成された隙間を樹脂充填口２１または樹脂吸引口２２の通路として用いている点にある。なお、これらの図において上記実施例１と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この実施例２である高分子光導波路の作製工程においては、図３（ａ）に示すように、上記実施例１に記載された原盤、鋳型及び補助鋳型の作製技術と同様に、原盤、鋳型１０及び補助鋳型２０を作製することができる。導波路コア長さ１２０ｍｍに合わせて長孔３１をあけたフィルム材３０の代わりに、鋳型１０のパーティング面の大きさよりも一回り小さく、かつ鋳型１０の凹溝部１１の長さであるフィルム長１２０ｍｍよりも若干短くしたフィルム材３０を予め用意しておく。一方、補助鋳型２０の型面側には、フィルム材３０の厚さ寸法と略同一の深さに形成された凹陥部を有している。その凹陥部の外周部には、約１００μｍ程度に四角枠状に張り出したパーティング面２３が形成されている。そのパーティング面２３は、フィルム材３０が密着した状態の鋳型１０に対して密着するようになっている。

この実施例２である高分子光導波路の作製工程にあっても、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を用いて、上記実施例１と同様の作製工程により、図４に示す高品質の導波路フィルム６０を作製することができる。実施例２の導波路作製では、上記実施例1に比べて、フィルム材３０の使用量を削減することができる。

図５は、本発明の実施例３である高分子光導波路の作製工程を概念的に示す説明図である。図６は、図５の作製工程にて製造された導波路フィルムの一構造例を示しており、図６（ａ）は、導波路フィルムの上面図、図６（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。これらの図において上記実施例１と大きく異なるところは、４５度ミラー面に対する蒸着工程を省略した点、すなわち導波路コアと空気の屈折率差を利用したミラー構造を作製している点にある。従って、これらの図において上記実施例１と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付し、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この実施例３である高分子光導波路の作製工程にあっても、図５（ａ）に示すように、上記実施例１における原盤、鋳型、補助鋳型及び長孔付フィルムの作製技術と同様に、原盤、鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を作製することができる。この実施例３の導波路作製では、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、導波路コア６１の作製のうち４５度ミラー面６２に対する蒸着工程を省略している。更に、側面及び上部クラッドの作製工程において、４５度ミラー面６２に対して、側面及び上部クラッドとなる紫外線硬化樹脂７０が接触しないように、紫外線硬化樹脂７０の滴下量及び滴下位置を最適化している。これにより、４５度ミラー面６２が導波路コア６１と空気の屈折率差による全反射条件を備えたミラー構造を作製することができる。

この実施例３である高分子光導波路の作製工程にあっても、上記実施例１における鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を用いて、図６に示す高品質の導波路フィルム６０を作製することができる。その導波路フィルム６０の挿入損失は、３ｄＢ以下であり、良好な性能を発揮することができる。側面及び上部クラッドの形成を省略しても、上記実施例１と同等の性能をもつ導波路フィルム６０を形成することができる。ただし、側面及び上部クラッドの形成を省略すると、使用環境の変化、例えばゴミの付着や結露があった場合は、著しく性能が低下することがある。

図７は、本発明の実施例４である高分子光導波路の作製工程を概念的に示す説明図である。図８は、図７の作製工程にて製造された導波路フィルムの一構造例を示しており、図８（ａ）は、導波路フィルムの上面図、図８（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。図９は、図８の導波路フィルムの実装形態を説明するための説明図である。これらの図において上記実施例３と大きく異なるところは、導波路における導波光の入出力部にシリンドリカルレンズ構造を作製している点にある。なお、これらの図において上記実施例３と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

この実施例４である高分子光導波路の作製工程にあっても、図７（ａ）に示すように、上記実施例３における原盤、鋳型、補助鋳型及び長孔付フィルムの作製技術と同様に、原盤、鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を作製することができる。この実施例４によると、補助鋳型２０としては、図７（ａ）に示すように、導波路コア端部に対応する部分に幅６０μｍ、曲率半径１００μｍのシリンドリカルレンズ形状に対応する半円筒面形状の凹み２４を作製したものを予め用意しておく。この実施例４である高分子光導波路の作製工程にあっても、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、上記実施例３と同様な工程で、図８に示す高品質の導波路フィルム６０を作製することができる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す工程により作製された導波路フィルム６０の導波路コア端部には、図８（ｂ）に示すように、シリンドリカル型マイクロレンズ６３を形成することができる。この導波路フィルム６０については、図９に示すように、ＶＣＳＥＬ９０（富士ゼロックスＡＭ０００１）を用いて測定を行ったところ、シリンドリカル型のマイクロレンズ６３により入力光が円筒形状に対応した方向に関してコリメートする。このため、導波路フィルム６０の４５度面ミラー６２部分の過剰損失を低下することができるとともに、その挿入損失が２．５ｄＢ以下であり、良好な性能を発揮することができる。

図１０は、本発明の実施例５である高分子光導波路の作製工程を概念的に示す説明図である。図１１は、図１０の作製工程にて製造された導波路フィルムの一構造例を示しており、図１１（ａ）は、導波路フィルムの上面図であり、図１１（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。なお、これらの図において上記実施例４と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

この実施例５である高分子光導波路の作製工程にあっても、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、上記実施例４と同様な工程で、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す高品質の導波路フィルム６０を作製することができる。この実施例５は、上記実施例４のごときシリンドリカル型マイクロレンズ６３ではなく、アレイ構成の球面型マイクロレンズ６４のそれぞれを４５度ミラー面６２に対応した位置に設けた構成となっている。図示例のごとく球面型マイクロレンズ６４を設ければ、さらに良好な性能が発揮できる。ただし、この場合は、球面型マイクロレンズアレイ６４の位置を４５度ミラー面６２に合わせるためのアライメント調整を確実に行う必要がある。そのため、球面型マイクロレンズの形状に対応する半球面形状の凹み２５をもつ補助鋳型２０のセッティングに若干時間が余計にかかる。

図１２は、本発明の実施例６である高分子光導波路の作製工程を概念的に示す説明図である。図１３は、図１２の作製工程により製造された導波路フィルムの一構造例を示しており、図１３（ａ）は、導波路フィルムの上面図、図１３（ｂ）は、導波路フィルムの側面図である。これらの図において上記実施例１と大きく異なるところは、打ち抜き工程の代わりに垂直切り落とし加工で導波路フィルム６０を作製している点にある。なお、これらの図において上記実施例１と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

この実施例６である高分子光導波路の作製工程にあっても、図１３（ａ）に示すように、上記実施例１における原盤、鋳型、補助鋳型及び長孔付フィルムの作製技術と同様に、原盤、鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を作製することができる。この実施例６の導波路作製では、図１３（ｄ）に示すように、上クラッド作製後の打ち抜き加工の代わりに、垂直切り落とし用のブレードを用いたダイシングソーの切削加工によって、導波路フィルム６０の外形及び導波路コア６１の長さのそれぞれを２等分する位置で切断し、導波路長さを４０ｍｍに形成している。

この実施例６である高分子光導波路の作製工程にあっても、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示すように、上記実施例１における鋳型１０、補助鋳型２０及びフィルム材３０を用いて、図１１に示す高品質の導波路フィルム６０を作製することができる。これにより、平面実装したＶＣＳＥＬやＰＤと光ファイバーを接続できる導波路フィルム６０を形成することができる。ＶＣＳＥＬから光ファイバーに対する挿入損失は、１．５ｄＢ以下であり、高品質の性能を発揮することができる。

なお、本発明に係わる高分子光導波路の製造方法は、上記実施の形態、実施例及び図示例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明における実施例１である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明における実施例２である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明における実施例３である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図５の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明における実施例４である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図７の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。 図８の導波路フィルムの実装形態を説明するための説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明における実施例５である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１０の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明における実施例６である高分子光導波路の作製手順を概念的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１２の作製手順により製造された導波路フィルムの一構成例を概略的に示す上面図及び側面図である。

符号の説明

１０ 鋳型
１１ 凹溝部
２０ 補助鋳型
２１ 樹脂充填口
２２ 樹脂吸引口
２３ パーティング面
２４，２５ 凹み
３０ フィルム材
３１ 長孔
４０ メタルマスク
４１ 貫通長孔
４２ 蒸着源
５０，７０ 紫外線硬化樹脂
６０ 導波路フィルム
６１ 導波路コア
６２ ４５度ミラー面
６３ シリンドリカル型マイクロレンズ
６４ 球面型マイクロレンズ
８０ フィルム
９０ ＶＣＳＥＬ

Claims (7)

1. 導波路コアのパターン形状に対応する凹溝部を有する鋳型を用いること、
   前記凹溝部の両端部を除いて、前記鋳型の成形面側に前記凹溝部の長さよりも短い下クラッドとなるフィルム材を密着すること、
   前記凹溝部の一端部と対応する部位に導波路コア成形用の硬化性樹脂を充填する樹脂充填口を有するとともに、前記凹溝部の他端部と対応する部位に前記硬化性樹脂を減圧吸引する樹脂吸引口を有する補助鋳型を用いること、
   前記補助鋳型と前記鋳型とを、前記フィルム材を介して密着すること、
   前記樹脂充填口に前記硬化性樹脂を滴下して、前記樹脂吸引口を介して減圧吸引し、前記凹溝部の両端部における前記補助鋳型と前記鋳型との間に形成された空間及び前記凹溝部内に前記硬化性樹脂を充填すること、及び
   前記硬化性樹脂の硬化後、前記鋳型を前記フィルム材から剥離し、前記フィルム材と前記凹溝部に対応する形態を有する導波路コアと前記空間に充填され硬化された前記硬化性樹脂とを一体成形することを含んでなることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
2. 前記補助鋳型として、前記フィルム材の外周部を押圧して前記鋳型と密着する型構造を用いることを特徴とする請求項１記載の高分子光導波路の製造方法。
3. 前記補助鋳型として、前記凹溝部の端部と対応する部位にマイクロレンズ形状形成用凹みを有する型構造を用いることを特徴とする請求項１記載の高分子光導波路の製造方法。
4. 前記鋳型として、前記凹溝部が所定の間隔をおいて並列的に複数個形成された型構造を用いることを特徴とする請求項１記載の高分子光導波路の製造方法。
5. 前記鋳型として、前記凹溝部の凹端面が、前記導波路コア内を伝搬した光を前記フィルム材の方向へ折り返すミラー形状を有する型構造を用いることを特徴とする請求項１記載の高分子光導波路の製造方法。
6. 前記導波路コアのミラー形状部分に金属薄膜を着膜すること、及び
   上クラッドとなる硬化性樹脂を前記導波路コアの全面に覆って硬化することを含んでなることを特徴とする請求項５記載の高分子光導波路の製造方法。
7. 前記高分子光導波路の外周部を打ち抜き加工することを含んでなることを特徴とする請求項１記載の高分子光導波路の製造方法。

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