JP5631697B2 - マイクロミラー付き光導波路の製造方法、その製造方法に用い得る中間構造物、及びマイクロミラー付き光導波路 - Google Patents
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下記配合成分を、トルエン30質量部/メチルエチルケトン70質量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過し、減圧脱泡することにより、エポキシ樹脂ワニスを調製した。このワニスをヒラノテクシード社製のコンマコータヘッドのマルチコータを用いてPETフィルム(東洋紡績社製の「A4100」)の上に塗布し、乾燥させることにより、厚みが10μmと40μmの2種類のクラッド用エポキシフィルムを作製した。
・ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル(東都化成社製の「PG207」)7質量部
・液状の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製の「YX8000」)25質量部
・固形の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製の「YL7170」)20質量部
・2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物(ダイセル化学工業社製の「EHPE3150」)8質量部
・固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製の「エピコート1006FS」)2質量部
・フェノキシ樹脂(東都化成社製の「YP50」)20質量部
・光カチオン硬化開始剤(アデカ社製の「SP−170」)0.5質量部
・熱カチオン硬化開始剤(三新化学工業社製の「SI−150L」)0.5質量部
・表面調整剤(DIC社製の「F470」)0.1質量部
下記配合成分を、トルエン30質量部/メチルエチルケトン70質量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過し、減圧脱泡することにより、エポキシ樹脂ワニスを調製した。このワニスをヒラノテクシード社製のコンマコータヘッドのマルチコータを用いてPETフィルム(東洋紡績社製の「A4100」)の上に塗布し、乾燥させることにより、厚みが30μmのコア用エポキシフィルムを作製した。
・3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学工業社製の「セロキサイド2021P」)8質量部
・2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物(ダイセル化学工業社製の「EHPE3150」)12質量部
・固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製の「エピコート1006FS」)37質量部
・3官能エポキシ樹脂(三井化学社製の「VG−3101」)15質量部
・固形ノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製の「EPPN201」)18質量部
・液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製の「エピクロン850S」)10質量部
・光カチオン硬化開始剤(アデカ社製の「SP−170」)0.5質量部
・熱カチオン硬化開始剤(三新化学工業社製の「SI−150L」)0.5質量部
・表面調整剤(DIC社製の「F470」)0.1質量部
[光導波路の損失評価]
光導波路の一方のマイクロミラーに、LED光源からの850nmの光を、コア径10μm、NA0.21の光ファイバーを通し、マッチングオイル(シリコーンオイル)を介して、入射する。他方のマイクロミラーから出射される光のパワー(P1)を、同じマッチングオイルを介し、コア径200μm、NA0.4の光ファイバーを通して、パワーメータで測定する。また、前記2つの光ファイバーを直接突き当てて、光導波路を挿入しない状態で出射される光のパワー(P0)を、パワーメータで測定する。ミラー入出力での光導波路の挿入損失を、「(−10)log(P1/P0)」の計算式に基き算出する。
図4を参照して実施例1の光導波路1の作製を説明する。
紫外線透過性のポリカーボネート樹脂からなる140mm×120mmの仮基板(帝人化成製の「パンライトPC1151」)11の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム12に照射した。さらに、エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした後、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13が仮基板11の上に形成された。第1クラッド層13の表面は酸素プラズマ処理を施した。
第1クラッド層13の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。
コア用エポキシフィルム14の上に、反射膜転写用フィルム15を広げて置いた。転写用フィルム15は、図3に示すように、PETフィルム15a(厚み10μm)の上に、金の薄膜15b(厚み1500Å)及び接着層15c(厚み1μm)がこの順に積層された構成である。転写用フィルム15は、接着層15cがエポキシフィルム14と対接するように置いた。
図2に示すように、ミラー形成用傾斜面16bを有する凸部16a(高さ45μm)を備えた金型16を真鍮にて作製した。金型16を転写用フィルム15の外方でミラー形成位置に位置決めした。
凸部16aが転写用フィルム15を挟んでコア用エポキシフィルム14に進入するように、50℃、0.2MPa、15秒の条件で、金型16を押し込んだ。
金型16を引き抜き、転写用フィルム15のPETフィルム15aを剥がした後、150℃で60分間熱処理した。これにより、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に形成された。コア層17には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが反射膜として貼着された構成のマイクロミラー18が形成されていた。
コア層17の上に、厚みが40μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした。
クラッド用エポキシフィルム19の上に、基板20を重ねて置いた。基板20は、銅張り積層板(パナソニック電工社製の「R1766」、厚み200μm)の表面の銅箔(厚み35μm)を全てエッチオフして除去したものである。基板20を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。紫外線透過性の仮基板11の側から、超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↑)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。さらに、140℃で60分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上に形成された。第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(スラブ導波路:平面導波路)1が作製された。光導波路1は基板20に接合されていた。仮基板11を除去した。
図5を参照して実施例2の光導波路1の作製を説明する。なお、実施例1と同じ又は相当する要素には同じ符号を用いる。
紫外線透過性のポリカーボネート樹脂からなる140mm×120mmの仮基板(帝人化成製の「パンライトPC1151」)11の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム12に照射した。さらに、エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした後、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13が仮基板11の上に形成された。第1クラッド層13の表面は酸素プラズマ処理を施した。
第1クラッド層13の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。
コア用エポキシフィルム14の上に、反射膜転写用フィルム15を広げて置いた。転写用フィルム15は、図3に示すように、PETフィルム15a(厚み10μm)の上に、金の薄膜15b(厚み1500Å)及び接着層15c(厚み1μm)がこの順に積層された構成である。転写用フィルム15は、接着層15cがエポキシフィルム14と対接するように置いた。
図2に示すように、ミラー形成用傾斜面16bを有する凸部16a(高さ45μm)を備えた金型16を真鍮にて作製した。金型16を転写用フィルム15の外方でミラー形成位置に位置決めした。
凸部16aが転写用フィルム15を挟んでコア用エポキシフィルム14に進入するように、50℃、0.2MPa、15秒の条件で、金型16を押し込んだ。
金型16を引き抜き、転写用フィルム15のPETフィルム15aを剥がした。コア用エポキシフィルム14には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが貼着された構成の凹溝18bが形成されていた。
紫外線透過性の仮基板11の側に、ネガマスク22を位置決めして重ねた。ネガマスク22は、紫外線を透過しないシートに、幅30μm、長さ120mmの直線パターンのスリットが形成された構成である。仮基板11の側から、超高圧水銀灯を用いて、3J/cm2の条件で、紫外光(↑)をネガマスク22を介してコア用エポキシフィルム14に照射した。コア用エポキシフィルム14のうち、ネガマスク22の直線パターンのスリットに対応する部分が露光された。さらに、140℃で2分間熱処理した。現像液として、55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業社製の「パインアルファST−100SX」)を用いて、現像処理した。コア用エポキシフィルム14のうち、未露光部分が溶解され除去された。さらに、水で仕上げ洗浄し、エアブローした後、100℃で10分間乾燥処理した。
以上により、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に形成された。コア層17には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが反射膜として貼着された構成のマイクロミラー18が形成されていた。
コア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に、厚みが40μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした。
クラッド用エポキシフィルム19の上に、回路基板23を位置合わせして重ねて置いた。回路基板23は、銅張り積層板(パナソニック電工社製の「R1766」、厚み200μm)の表面の銅箔(厚み35μm)をエッチングして電気回路を予め形成したものである。回路基板23を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。紫外線透過性の仮基板11の側から、超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↑)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。さらに、140℃で60分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に形成された。第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(チャネル導波路:3次元導波路)2が作製された。光導波路2は回路基板23に接合されていた。すなわち、光電複合配線板が作製された。仮基板11を除去した。
図6を参照して実施例3の光導波路1の作製を説明する。なお、実施例1、2と同じ又は相当する要素には同じ符号を用いる。
厚み25μmのポリイミドフィルムの両面に厚み12μmの銅箔を積層した構成のフレキシブル両面銅張積層板(パナソニック電工社製の「FELIOS(R−F775)」)を準備した。このフレキシブル積層板の一方の面の銅箔をエッチングして電気回路を予め形成し、他方の面の銅箔を全てエッチオフして除去することにより、外形サイズが130mm×130mmのフレキシブルプリント配線基板を作製し、これをフレキシブル基板31とした。
外形サイズが140mm×140mmのガラス板(厚み2mm)32の片面に、再剥離可能な両面粘着テープ(寺岡製作所社製の「No.7692」)33の強粘着面を対接させ、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。両面粘着テープ33の弱粘着面に、フレキシブル基板31の電気回路形成面を対接させ、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。フレキシブル基板31が両面粘着テープ33を介してガラス板32に仮接着された。
フレキシブル基板31の銅箔除去面の上に、厚みが10μmのクラッド用エポキシフィルム12を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム12に照射した。さらに、エポキシフィルム12からPETフィルムを剥がした後、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム12が硬化した第1クラッド層13がフレキシブル基板31の上に形成された。第1クラッド層13の表面は酸素プラズマ処理を施した。
第1クラッド層13の上に、厚みが30μmのコア用エポキシフィルム14を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、60℃、0.2MPaの条件で、ラミネートした。
コア用エポキシフィルム14の側に、ネガマスク22を位置決めして重ねた。ネガマスク22は、紫外線を透過しないシートに、幅30μm、長さ120mmの直線パターンのスリットが形成された構成である。エポキシフィルム14の側から、超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をネガマスク22を介してコア用エポキシフィルム14に照射した。コア用エポキシフィルム14のうち、ネガマスク22の直線パターンのスリットに対応する部分が露光された。エポキシフィルム14からPETフィルムを剥がした。
コア用エポキシフィルム14の上に、反射膜転写用フィルム15を広げて置いた。転写用フィルム15は、図3に示すように、PETフィルム15a(厚み10μm)の上に、金の薄膜15b(厚み1500Å)及び接着層15c(厚み1μm)がこの順に積層された構成である。転写用フィルム15は、接着層15cがエポキシフィルム14と対接するように置いた。
図2に示すように、ミラー形成用傾斜面16bを有する凸部16a(高さ45μm)を備えた金型16を真鍮にて作製した。金型16を転写用フィルム15の外方でミラー形成位置に位置決めした。
凸部16aが転写用フィルム15を挟んでコア用エポキシフィルム14に進入するように、50℃、0.2MPa、15秒の条件で、金型16を押し込んだ。
金型16を引き抜き、転写用フィルム15のPETフィルム15aを剥がした。コア用エポキシフィルム14には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが貼着された構成の凹溝18bが形成されていた。
140℃で10分間熱処理した後、現像液として、55℃に調整した水系フラックス洗浄剤(荒川化学工業社製の「パインアルファST−100SX」)を用いて、現像処理した。コア用エポキシフィルム14のうち、未露光部分が溶解され除去された。さらに、水で仕上げ洗浄し、エアブローした後、100℃で10分間乾燥処理した。以上により、コア用エポキシフィルム14が硬化したコア層17が第1クラッド層13の上に形成された。コア層17には、45°に成形された傾斜面18aに金の薄膜15bが反射膜として貼着された構成のマイクロミラー18が形成されていた。
コア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に、厚みが40μmのクラッド用エポキシフィルム19を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、80℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。120℃で30分間熱処理した後、超高圧水銀灯を用いて、2J/cm2の条件で、紫外光(↓)をクラッド用エポキシフィルム19に照射した。エポキシフィルム19からPETフィルムを剥がした後、さらに、150℃で30分間熱処理した。
以上により、クラッド用エポキシフィルム19が硬化した第2クラッド層21がコア層17の上及び一部の第1クラッド層13の上に形成された。第2クラッド層21の表面は酸素プラズマ処理を施した。
第2クラッド層21の上に、カバーレイフィルム(パナソニック電工社製の「ハロゲンフリーカバーレイフィルムR−CAES」、ポリイミド製、厚み12.5μm、接着層厚み15μm)24を、加圧式真空ラミネータ(ニチゴー・モートン社製の「V−130」)を用いて、120℃、0.3MPaの条件で、ラミネートした。さらに、160℃で60分間熱処理した。
以上により、第1クラッド層13とコア層17と第2クラッド層21とを有する光導波路(チャネル導波路:3次元導波路)3が作製された。光導波路3はフレキシブル基板31及びカバーレイフィルム24に接合されていた。すなわち、光電複合フレキシブル配線板が作製された。ガラス板32及び両面粘着テープ33を除去した。
11 仮基板
12 クラッド用エポキシフィルム(第1クラッド層形成用樹脂層)
13 第1クラッド層
14 コア用エポキシフィルム(コア形成用樹脂層)
15 反射膜転写用フィルム
15b 金の薄膜(金属膜)
16 金型
16a 凸部
16b ミラー形成用傾斜面
17 コア層
18 マイクロミラー
18a 傾斜面
19 クラッド用エポキシフィルム(第2クラッド層形成用樹脂層)
20 基板
21 第2クラッド層
Claims (6)
- コアの傾斜面に金属反射膜が形成されたマイクロミラーを備える光導波路の製造方法であって、
未硬化のコア形成用樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
前記コア形成用樹脂層の外表面に金属膜を配置する金属膜配置工程、
ミラー形成用傾斜面を有する凸部を備えた型を凸部が前記金属膜を前記コア形成用樹脂層に押し込みながら前記コア形成用樹脂層に進入するように押す型押し工程、及び、
前記型押し工程の後に、前記コア層をクラッド層で覆って埋没させる工程を有することを特徴とするマイクロミラー付き光導波路の製造方法。 - コア形成用樹脂層は光硬化性樹脂層であり、
樹脂層形成工程の後、金属膜配置工程の前に、コア形成用樹脂層のうちコアにするべき部分にのみ光を照射して半硬化させる半硬化工程を有し、
型押し工程では、半硬化させた部分において型押しすることを特徴とする請求項1に記載のマイクロミラー付き光導波路の製造方法。 - コア形成用樹脂層は光硬化性樹脂層であり、
樹脂層形成工程では、光透過性基板に未硬化のコア形成用樹脂層を形成し、
型押し工程の後、コア形成用樹脂層のうちコアにするべき部分にのみ光透過性基板側から光を照射して半硬化させる半硬化工程を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロミラー付き光導波路の製造方法。 - 型の凸部の高さは、コア形成用樹脂層の厚みを超える高さであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロミラー付き光導波路の製造方法。
- コアの傾斜面に金属反射膜が形成されたマイクロミラーを備える光導波路の製造方法に用い得る中間構造物であって、
仮基板、第1クラッド層、コア形成用樹脂層が積層され、かつ完全硬化前の前記コア形成用樹脂層の外表面に金属膜が配置されていることを特徴とする中間構造物。 - コアの傾斜面に金属反射膜が形成されたマイクロミラーを備える光導波路であって、
請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロミラー付き光導波路の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロミラー付き光導波路。
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