JP5127768B2 - 導波路成形用型の研磨治具 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製の光導波路基板を成形するための型の研磨治具に関する。

樹脂から光導波路基板を作製する場合、例えば図４（ａ）〜（ｅ）のような手順が可能である。先ず導波路基板の外形及び溝状の導波路を成形するための型又は金型５０を用意し（図４（ａ））、射出成形等により導波路基板５２を成形する（図４（ｂ））。次に成形された導波路すなわち凹部にクラッドと屈折率の異なる樹脂であるコア材５４を充填し（図４（ｃ））、紫外線等によりそのコア材５４を硬化させて余分なコア材５４を除去する（図４（ｄ））。最後に導波路を含む導波路基板５２の表面上にオーバークラッド層５６を形成する（図４（ｅ））。

上述の導波路成形用の金型は一般に、射出成形時に導波路すなわち凹部を形成する凸部５８を有する。例えば特許文献１には、凸部を有する金型を用いてクラッド層に導波路すなわち凹部を形成する方法が開示されている。この方法は、導波路基板上に形成されたポリイミド膜に凸部を備えた金型を押圧させて凹部を成形する工程を含む。

特開２０００−５６１４７号公報

光の伝播損失を最小限に抑えるためには、光導波路基板が有する導波路すなわち凹部の表面を極めて高精度（例えば中心線平均粗さ（以降Ｒａと略称）が１０ｎｍ以下）に仕上げなければならず、そのためには型が有する凸部の表面を高精度に仕上げる必要がある。従って図５に示すように、矩形断面の導波路すなわち凹部を成形するための型５０は、導波路に対応する凸部６０の３つの面６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを全て高精度に仕上げる必要がある。しかし、凸部の上面６０ｂの研磨は比較的容易であるが、側面６０ａ及び６０ｃを研磨するときは型の凸部以外の面６２及び６４が障害となり研磨しにくい。さらに通常の研磨治具はエッジに僅かながら丸み又は面取りがあることから、側面６０ａ及び６０ｃにおける面６２及び６４に極めて近い部分は研磨が不十分になるか又は研磨されない場合がある。一般に凹部又は凸部の断面の１辺の長さは約５０μｍと非常に短いため、この研磨が不十分な部分の全体に占める割合は、光の伝播損失が無視できるほど小さくはない。従って側面６０ａ及び６０ｃを全体にわたって高精度に仕上げることが可能な型構造が望まれる。

また上述の特許文献１には、導波路を成形するための型の凸部の表面を研磨することについては言及されていない。

そこで本発明は、導波路を成形する型の凸部の面の高精度な研磨を容易に行うことができる研磨治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光導波路を成形する型が有する凸部と相補的な断面形状を持つ凹部を有し、前記凸部と前記凹部とが係合した状態で前記型を研磨する研磨治具であって、前記凹部は、前記凸部のいずれかの面に対応する複数の面を有し、前記研磨治具は複数の治具部材を組み合わせて構成され、前記治具部材のそれぞれは、前記凹部の面のいずれかに対応する平面を有することを特徴とする、研磨治具を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨治具において、前記凹部は２つの側面及び１つの底面を備えた略矩形断面を有し、前記研磨治具は第１、第２及び第３の治具部材を含む複数の部分に分割可能であり、前記第１治具部材が前記側面の一方を有し、前記第２治具部材が前記底面を有し、前記第３治具部材が前記側面の他方を有する、研磨治具を提供する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の研磨治具において、前記研磨治具を構成する前記複数の治具部材は、それぞれが直方体の形状であり、前記直方体の一平面が前記凹部の面を構成するように前記複数の治具部材が組み合わされる、研磨治具を提供する。
また請求項４に記載の発明は、研磨治具を用いて、凸部を有する金型を研磨する研磨方法において、前記凸部の第１の側面に対応する第１の面と、前記凸部が形成された前記金型の底面に対応する第２の面とを有する第１の治具部材と、前記凸部の第２の側面に対応する第３の面と、前記凸部が形成された前記金型の底面に対応する第４の面とを有する第３の治具部材とを、前記第１の面と前記第３の面とが向かい合うように組み合わせて前記研磨治具を構成し、前記第１の治具部材と前記第３の治具部材とを組み合わせたときに形成される凹部を、前記凸部と係合させ、前記研磨治具と前記金型とを相対的に摺動させることを特徴とする、研磨方法を提供する。

請求項１に係る発明によれば、型の凸部表面を研磨するための凹部の表面の全てを容易に高精度に仕上げることができる研磨治具が得られる。

請求項２に係る発明によれば、凹部の３つの面をすなわち２つの側面及び底面をそれぞれ別々に容易に研磨することができる研磨治具が得られる。

（ａ）本発明に係る導波路成形用型の各部材が組み合わされた概略断面図であり、 （ｂ）各部材が分割された概略断面図である。 図１の型の各部材の組み合わせを変化させた状態を示す概略断面図である。 （ａ）一体物の型を研磨するための分割式研磨治具の各治具部材が組み合わされた概略断面図であり、 （ｂ）各治具部材が分割された概略断面図である。 （ａ）従来の光導波路の製造工程において型を用意する図であり、 （ｂ）樹脂製の導波路基板を成形する図であり、 （ｃ）導波路にコア材を充填する図であり、 （ｄ）コア材を硬化させて余分なコア材を除去する図であり、 （ｅ）導波路基板上にオーバークラッド層を形成する図である。 従来の導波路成形用型の概略断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本発明に係る光導波路成形用の金型又は型１０は、上述した従来の型５０のような一体物ではなく、複数の部材、すなわち第１部材１２及び第２部材１４、１６に分割することができ、第１部材１２は矩形断面の導波路を成形する部分すなわち矩形断面の凸部１８と、凸部１８以外部分すなわち基部２０とを有する。第２部材１４及び１６は、導波路成形時には第１部材１２の基部２０の面２０ａ及び２０ｂにそれぞれ接して組み合わされるように構成される。

第１部材１２が有する凸部１８は、３つの面１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを有し、これらの面のうち側面１８ａ及び１８ｃは、第１部材１２の基部２０が有する面２０ａ及び２０ｂとそれぞれ同一平面を構成する。換言すれば、第１部材１２において凸部１８と基部２０との間には外見上明らかな境界がない。このような第１部材１２としては、例えば互いに平行な２つの平面を有する多面体が可能である。型１０が分割可能であることにより、凸部の高さすなわち導波路の深さが例えば５０μｍのような短い寸法である場合であっても、第２部材１４及び１６の面１４ａおよび１６ａは凸部の面の研磨の際に障害とならないので、凸部側面を含む平面全体に対してラッピング又はポリシング等の研磨を容易に施すことができる。従って側面１８ａ及び１８ｃをそれらの全体にわたって例えばＲａ＜１０ｎｍの高精度に仕上げることができ、さらに凸部１８のエッジを鋭利にすることも容易である。

また型１０が複数の部材に分割可能であることは、凸部側面の研磨を容易にすること以外の長所も有する。第２部材１４及び１６の面１４ａ及び１６ａは、導波路基板の成形において後にオーバークラッド層に密着する面を成形するので、ある程度の研磨は必要である。ここで図２に示されるように、第１部材１２及び第２部材１４、１６を、第２部材１４及び１６の面１４ａ及び１６ａ、並びに第１部材１２の凸部１８の面１８ｂが同一平面内に位置するように配置することにより、３つの面１４ａ、１６ａ及び１８ｂそれぞれの表面仕上げを一度の研磨操作で同時に行うことが可能になる。このことは工数及び製造コストの削減に寄与する。

本発明はさらに、一般に矩形断面の凸部を有する型の研磨治具にも適用可能である。上述のような従来の一体物の型５０の凸部の側面６０ａ及び６０ｃを研磨する場合、図３（ａ）に示されるように、型５０の凸部と相補的な矩形断面の凹部３２を備えた研磨治具３０が使用可能である。この研磨治具３０は、直線状の導波路を備えた導波路基板を成形する型の凸部を研磨するときに使用されるものであり、その凹部３２が型５０の凸部と係合した状態で、適当な研磨剤をその係合部に供給しながら研磨治具３０と型５０とを例えば導波路の長手方向に相対的に摺動させることにより、型の凸部の表面を研磨するものである。

図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、凹部３２の各面が別々の部材に具備されるように研磨治具３０を分割可能にすることにより、凹部の各面を高精度に仕上げることができる。より詳細には、研磨治具３０が第１、第２及び第３の治具部材３４、３６及び３８に分割可能であり、第１治具部材３４が凹部３２の側面３２ａ、第２治具部材３６が凹部３２の底面３２ｂ、第３治具部材３８が凹部３２の側面３２ｃをそれぞれ備える。このような構成により、研磨治具３０の凹部３２の各面を全体的に高精度に仕上げることができ、結果としてこれら凹部の各面に当接する型５０の凸部の面の全体を高精度に研磨することができる。また研磨治具３０の凹部３２の各面の研磨をより容易にするため、研磨治具３０の各治具部材３４、３６及び３８の各々においては、凹部３２の各面を含む面は単純な平面であることが好ましい。そのような各治具部材３４、３６及び３８の好適な形状は例えば直方体である。

１０、５０ 型
１２ 第１部材
１４、１６ 第２部材
１８ 凸部
２０ 基部
３０ 研磨治具
３２ 凹部
３４ 第１治具部材
３６ 第２治具部材
３８ 第３治具部材

Claims (4)

1. 光導波路を成形する型が有する凸部と相補的な断面形状を持つ凹部を有し、前記凸部と前記凹部とが係合した状態で前記型を研磨する研磨治具であって、
   前記凹部は、前記凸部のいずれかの面に対応する複数の面を有し、
   前記研磨治具は複数の治具部材を組み合わせて構成され、
   前記治具部材のそれぞれは、前記凹部の面のいずれかに対応する平面を有することを特徴とする、研磨治具。
2. 前記凹部は２つの側面及び１つの底面を備えた略矩形断面を有し、前記研磨治具は第１、第２及び第３の治具部材を含む複数の部分に分割可能であり、前記第１治具部材が前記側面の一方を有し、前記第２治具部材が前記底面を有し、前記第３治具部材が前記側面の他方を有する、請求項１に記載の研磨治具。
3. 前記研磨治具を構成する前記複数の治具部材は、それぞれが直方体の形状であり、前記直方体の一平面が前記凹部の面を構成するように前記複数の治具部材が組み合わされる、請求項１に記載の研磨治具。
4. 研磨治具を用いて、凸部を有する金型を研磨する研磨方法において、
   前記凸部の第１の側面に対応する第１の面と、前記凸部が形成された前記金型の底面に対応する第２の面とを有する第１の治具部材と、前記凸部の第２の側面に対応する第３の面と、前記凸部が形成された前記金型の底面に対応する第４の面とを有する第３の治具部材とを、前記第１の面と前記第３の面とが向かい合うように組み合わせて前記研磨治具を構成し、
   前記第１の治具部材と前記第３の治具部材とを組み合わせたときに形成される凹部を、前記凸部と係合させ、
   前記研磨治具と前記金型とを相対的に摺動させることを特徴とする、研磨方法。

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