JP6658945B1 - 光導波路、光モジュールおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】カバー層を固定する粘着剤層に含まれた粘着剤の染み出しを抑制するとともにカバー層が剥離しにくい光導波路、ならびに、かかる光導波路を備える信頼性の高い光モジュールおよび電子機器を提供する。【解決手段】光導波路１は、コア部１４を含むコア層１３と、コア層を介して積層されている第１クラッド層１２および第２クラッド層１１と、第１クラッド層を貫通しコア部に到達する空洞部１６０と、互いに表裏の関係を有する第１面１０１および第２面と、を有し、空洞部が第１面に開口するとともに、空洞部の内面によりコア部の光路が変換される導光部と、第１面に設けられ、空洞部の開口を覆っているカバー層１９１と、第１面とカバー層との間に設けられ、厚さが２５μｍ以下であり、かつ、粘着力が０．３Ｎ／１０ｍｍ以上である粘着剤層１９２と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路、光モジュールおよび電子機器に関するものである。

光導波路を用いた光通信では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側にはフォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は、光導波路を伝搬し、受光素子により受光される。

光導波路と、発光素子および受光素子と、を光結合させる場合、光導波路のコア部の途中に形成したミラーを介してコア部の光路を変換し、光導波路の外部に光路を導くことによって光結合させる構造が検討されている。

例えば、特許文献１には、コア部と、コア部に設けられた空洞部と、を有する光導波路が開示されている。この空洞部は、その内面に位置する傾斜面が、コア部の光路を変換するミラーとして機能する。

また、特許文献１には、空洞部を塞ぐようにカバー層を設けることが開示されている。これにより、ミラーを保護することができる。

特開２０１５−１９７４５７号公報

特許文献１に記載の光導波路では、カバー層を固定するために、接着剤等による接合層を用いている。一般的に、接着剤は、硬化によって接着力を発現させる。このため、硬化の際に収縮を伴うことになり、この硬化収縮が、カバー層によって覆われているミラー近傍を変形させるおそれがある。ミラーが変形した場合、ミラーを介した光結合において損失が増大するおそれがある。

そこで、接着剤に代えて、粘着剤を用いることが検討されている。粘着剤は、粘着力によってカバー層を固定することができる。しかしながら、粘着剤は、接着剤ほどの顕著な硬化を伴わないため、カバー層を固定した後も流動するおそれがある。このため、粘着剤の染み出しが発生し、空洞部の内面に位置するミラーに付着するおそれがある。そうすると、ミラーの反射効率が低下する。一方、染み出しを抑えようとすると、粘着力が低下する懸念がある。

本発明の目的は、カバー層を固定する粘着剤層に含まれた粘着剤の染み出しを抑制するとともにカバー層が剥離しにくい光導波路、ならびに、かかる光導波路を備える信頼性の高い光モジュールおよび電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１） コア部を含むコア層と、前記コア層を介して積層されている第１クラッド層および第２クラッド層と、前記第１クラッド層を貫通し前記コア部に到達する空洞部と、互いに表裏の関係を有する第１面および第２面と、を有し、前記空洞部が前記第１面に開口するとともに、前記空洞部の内面により前記コア部の光路が変換される導光部と、
前記第１面に設けられ、前記空洞部の開口を覆っているカバー層と、
前記第１面と前記カバー層との間に設けられ、シリコーン系樹脂を主材料とし、厚さが２５μｍ以下であり、かつ、粘着力が１．０Ｎ／１０ｍｍ以上である粘着剤層と、
を有することを特徴とする光導波路。

（２） 前記導光部は、
前記第１クラッド層の前記コア層とは反対側に設けられている第１保護層と、
前記第２クラッド層の前記コア層とは反対側に設けられている第２保護層と、
を有し、
前記空洞部は、前記第１保護層も貫通している上記（１）に記載の光導波路。

（３） 前記カバー層は、ポリイミド系樹脂を主材料とする上記（１）または（２）に記載の光導波路。

（４） 前記シリコーン系樹脂は、構成成分としてシリコーンゴムおよびシリコーンレジンを含み、
前記シリコーン系樹脂における前記シリコーンゴムと前記シリコーンレジンの質量比は、１００：１３０〜１００：２００である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。
（５） 前記カバー層の全長は、前記導光部の全長より短い上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。

（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路と、
前記空洞部の内面と光学的に接続されている光素子と、
を有することを特徴とする光モジュール。

（７） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、カバー層を固定する粘着剤層からの粘着剤の染み出しを抑制し、かつ、カバー層が剥離しにくい光導波路が得られる。

また、本発明によれば、信頼性の高い光モジュールが得られる。
さらに、本発明によれば、信頼性の高い電子機器が得られる。

実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。 図１に示す光モジュールのうち筐体やレセプタクルを除く部位を示す平面図である。 図２に示す光導波路の部分拡大斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の光導波路、光モジュールおよび電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．光モジュール
まず、実施形態に係る光導波路および実施形態に係る光モジュールについて説明する。

図１は、実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。図２は、図１に示す光モジュールのうち筐体やレセプタクルを除く部位を示す平面図である。なお、本願の各図では、互いに直交する３つの軸を、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。また、以下の説明では、Ｚ軸の先端側を「上」、基端側を「下」ともいう。

図１に示す光モジュール１０００（実施形態に係る光モジュール）は、光導波路１（実施形態に係る光導波路）と、電気基板２と、光導波路１と光学的に接続されている発光素子３１（光素子）と、制御素子４と、レンズアレイ５と、レセプタクル６１と、筐体７と、を有している。このような光モジュール１０００では、発光素子３１から出射した光を、光導波路１を介して、光ファイバー９に出力する。したがって、本実施形態に係る光モジュール１０００は、光送信機として機能する。

図１に示す電気基板２は、絶縁基板２１と、絶縁基板２１の上面に設けられた導電層２２および接点２３と、を備えている。

また、図１に示す電気基板２の上面には、発光素子３１と、制御素子４と、が搭載されている。これらの素子と導電層２２との間は、図示しないボンディングワイヤーを介して電気的に接続されている。なお、この接続構造は、ボンディングワイヤーに限定されず、その他の構造、例えばフリップチップボンディング等で代替されてもよい。

発光素子３１としては、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等が挙げられる。
さらに、制御素子４としては、例えば、ドライバーＩＣ等が挙げられる。

なお、電気基板２上には、上述した素子以外に、フォトダイオードやフォトトランジスターのような受光素子、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）、ＬＳＩ、ＩＣ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等の各種電子部品が搭載されていてもよい。また、発光素子３１に代えて、受光素子を用いるようにしてもよい。その場合、光モジュール１０００は、光受信機として機能する。さらに、発光素子３１と受光素子とを併用することにより、光モジュール１０００は、光送受信機として機能する。

また、図１に示す電気基板２の左端には、導電層２２と電気的に接続された接点２３が設けられている。そして、この接点２３が設けられた部分は、図１に示す電気配線８１の右端に取り付けられた電気コネクター８２に挿入され、嵌合している。これにより、電気コネクター８２を介して電気基板２と電気配線８１との間が電気的に接続されている。その結果、光モジュール１０００に対して外部からの電気的接続が図られる。

一方、図１および図２に示す光導波路１は、シート状をなしている。そして、光導波路１の内部に形成されたコア部１４が導光路になっている。なお、図２では、コア部１４を透視して図示している。

また、光導波路１の右端には、ＭＴ型光コネクター６２が装着されている。このＭＴ型光コネクター６２は、レセプタクル６１に対してその左側から挿入されている。すなわち、レセプタクル６１の左側には、ＭＴ型受容部６１１が形成されており、そのＭＴ型受容部６１１にＭＴ型光コネクター６２が挿入されている。

なお、ＭＴ型受容部６１１およびＭＴ型光コネクター６２は、互いに嵌合可能な別のコネクター規格を満たす部材で代替されてもよい。

また、光導波路１には、反射部１６が形成されている。この反射部１６を介して図１の左右方向に延在する光路Ｐ１が、図１の上下方向に延在する光路Ｐ２に変換されている。この光路Ｐ２により、光導波路１と発光素子３１との間がそれぞれ光学的に接続されている。なお、図１に示す光路Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ光が伝搬する経路の一例を示している。

レンズアレイ５は、光導波路１と電気基板２との間に設けられている。図１に示すレンズアレイ５は、上方に底部５１を有し、下方に開口を有する容器状をなしており、底部５１と、底部５１の縁から下方に向かって立設された壁部５２と、を備えている。そして、壁部５２の下面が電気基板２の上面に接合され、底部５１の上面に光導波路１が接合されている。これにより、底部５１、壁部５２および電気基板２で取り囲まれた内部空間５３が形成される。また、この内部空間５３には、前述した発光素子３１および制御素子４が収まっている。これにより、発光素子３１および制御素子４を外部環境や異物付着等から保護することができる。なお、レンズアレイ５は、上記の構成に限定されず、例えば内部空間５３は一部が開放していてもよい。

レンズアレイ５は、光透過性を有しており、光路Ｐ２を通過させることができる。また、底部５１にはレンズ５４が形成されている。このレンズ５４は、例えば凸レンズであり、光路Ｐ２を伝搬する光を目的とする位置に集束することができる。

なお、レンズアレイ５は、レンズ５４の他に、回折格子、偏光子、プリズム、フィルター等を備えていてもよい。

また、レセプタクル６１の右側には、ＭＰＯ型受容部６１２が形成されている。そして、このＭＰＯ型受容部６１２には、光ファイバー９１の左端に取り付けられたＭＰＯ型光コネクター９２が挿入され、嵌合している。これにより、光ファイバー９１と光導波路１との間が光学的に接続されている。その結果、光モジュール１０００に対して外部からの光学的接続が図られる。

なお、ＭＰＯ型受容部６１２およびＭＰＯ型光コネクター９２は、互いに嵌合可能な別のコネクター規格を満たす部材で代替されてもよい。また、これらのレセプタクル６１やＭＰＯ型光コネクター９２を用いることなく、光導波路１と光ファイバー９１とが直接接続されていてもよい。

筐体７は、電気配線８１や電気コネクター８２および光ファイバー９１やＭＰＯ型光コネクター９２を除く各部を収納する箱状の部材である。このような筐体７に収納することにより、各部を外部環境から保護し、光モジュール１０００の信頼性および可搬性を高めることができる。

なお、筐体７の一部には貫通孔が設けられ、そこから電気基板２の接点２３が設けられた部分が突出している。これにより、接点２３に対して電気コネクター８２を容易に装着することができる。また、同様に、筐体７の一部に設けられた貫通孔からレセプタクル６１のＭＰＯ型受容部６１２が露出している。これにより、ＭＰＯ型受容部６１２に対してＭＰＯ型光コネクター９２を挿入するだけで、光モジュール１０００に対して光ファイバー９１を容易に接続することができる。

筐体７の構成材料としては、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金のような金属材料の他、各種樹脂材料、各種セラミックス材料等が挙げられる。また、筐体７は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。その場合、レンズアレイ５や光導波路１を覆うようにモールド樹脂を設けるようにしてもよい。なお、このモールド樹脂は、筐体７の内部を充填するように設けられてもよい。

２．光導波路
次に、光導波路１について説明する。

図３は、図２に示す光導波路の部分拡大斜視図である。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態に係る光導波路１は、図３および図４に示すように、積層体１０と積層体１０に設けられた凹部１６０（空洞部）とを有する導光部１００と、導光部１００の上面１０１（第１面）に設けられ、凹部１６０の開口を覆っているカバー層１９１と、上面１０１とカバー層１９１との間に設けられている粘着剤層１９２と、を有している。

このうち、積層体１０は、下方から順に積層された、下側保護層１７、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２および上側保護層１８を備えている。また、コア層１３は、図３に示すように、Ｙ軸に沿って延在する長尺状のコア部１４と、Ｘ軸方向においてコア部１４の側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５と、を備えている。

また、導光部１００が備える凹部１６０は、図１および図４に示すように、光反射により、光路Ｐ１と光路Ｐ２との間を相互に変換する反射部１６を備えている。この反射部１６は、図４に示すように、上面１０１および下面１０２（第２面）を有する導光部１００の上面１０１に開口し、コア層１３を貫通する凹部１６０の内面の一部である。すなわち、反射部１６は、空洞部である凹部１６０とコア層１３との界面である。反射部１６では、屈折率差に基づく反射によって光路Ｐ１と光路Ｐ２との間を相互に変換することができる。

以下、光導波路１の各部についてさらに詳述する。
２．１ コア層
図３に示すコア層１３中に形成されているコア部１４は、その側面が、側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２で囲まれている。そして、コア部１４の屈折率は、側面クラッド部１５やクラッド層１１、１２の屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬させることができる。なお、側面クラッド部１５と、クラッド層１１、１２のうちのいずれか一方または双方と、が一体になっていてもよい。

コア層１３において、光路Ｐ１に直交する面内における屈折率分布は、いかなる分布であってもよく、例えば屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。

また、コア部１４の光路Ｐ１に直交する面による断面形状は、特に限定されず、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、その他の異形状であってもよい。

さらに、コア層１３の平均厚さは、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１の伝送効率の低下を抑えつつ光導波路１の薄型化を図ることができる。

コア層１３の構成材料（主材料）としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、環状オレフィン系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。このうち、環状オレフィン系樹脂としては、例えば、ベンゾシクロブテン系樹脂、ノルボルネン系樹脂等が挙げられる。なお、樹脂材料には、異なる組成のものを組み合わせた複合材料も用いられる。

２．２ クラッド層
クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に厚膜化するのを防止しつつ、クラッド層１１、１２としての機能が確保される。

また、クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特に（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂および環状オレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。

なお、クラッド層１１、１２は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。このとき、例えばコア層１３が外気（空気）に曝されていれば、その外気がクラッド層１１、１２として機能する。

２．３ 保護層
図３および図４に示す光導波路１では、下側保護層１７および上側保護層１８がコア層１３やクラッド層１１、１２を保護し、外部環境等に起因したコア部１４の伝送効率の低下を抑制することができる。

下側保護層１７および上側保護層１８の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、環状オレフィン系樹脂等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

下側保護層１７および上側保護層１８の平均厚さは、特に限定されないが、５〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４００μｍ程度であるのがより好ましい。

また、下側保護層１７および上側保護層１８は、互いに同じ構成であっても互いに異なる構成であってもよい。

なお、下側保護層１７および上側保護層１８は、それぞれ必要に応じて設けられればよく、少なくとも一方が省略されていてもよい。

２．４ 凹部
導光部１００は、前述したように、コア層１３を貫通する凹部１６０を備えている。凹部１６０の内面に設けられた反射部１６は、コア部１４の光路Ｐ１に対して傾斜する面である。この反射部１６の傾斜角度に応じて、光路Ｐ１と光路Ｐ２とのなす角度を調整することができる。

図４に示す凹部１６０は、Ｘ軸方向から見た形状が三角形である。そして、反射部１６は、図４に示すように、上側保護層１８からクラッド層１２およびコア層１３を貫通してクラッド層１１に至るまで連続して形成された平坦面である。なお、凹部１６０のＸ軸方向から見た形状は、図４に示す形状に限定されず、いかなる形状であってもよい。また、反射部１６は、平坦面に限定されず、湾曲面であってもよい。

反射部１６の傾斜角度は、特に限定されないが、図４に示す積層体１０の下面を基準面としたとき、基準面と反射部１６とが光路Ｐ１側においてなす角度は、３０〜６０°程度であるのが好ましく、４０〜５０°程度であるのがより好ましい。傾斜角度を前記範囲内に設定することにより、反射部１６においてコア部１４の光路Ｐ１を効率よく変換することができ、光路変換に伴う損失を抑制することができる。

なお、凹部１６０の最深部の位置は、特に限定されないが、少なくともコア層１３よりも下側保護層１７側であればよい。

また、本実施形態では、凹部１６０内は空洞部であるが、凹部１６０内にコア部１４よりも低屈折率の材料が充填されていてもよく、反射部１６に金属膜が成膜されていてもよい。

光導波路１のＹ軸方向の先端側では、コア層１３の端面においてコア部１４が露出している。このコア部１４の露出面が、光入出射面１４０となる。したがって、本実施形態に係る光導波路１では、反射部１６と光入出射面１４０との間に光路Ｐ１が延在している。

なお、光路Ｐ１は、コア層１３の端面に設けられた光入出射面１４０ではなく、図示しない反射部を介して、光ファイバー９１と光学的に接続されていてもよい。

また、図２に示す光導波路１では、コア層１３中に４本のコア部１４が形成されている。そして、各コア部１４に対応して凹部１６０が設けられている。なお、凹部１６０は、４本のコア部１４に対応して個別に設けられていてもよく、４本のコア部１４にまたがるように１つの凹部１６０が設けられていてもよい。さらに、各コア部１４に対応して設けられている凹部１６０のＹ軸方向における位置は、図２では互いに同じであるが、互いにずれていてもよい。

また、コア層１３中に形成されるコア部１４の本数は、特に限定されず、１〜３本であっても、５本以上であってもよい。

２．５ カバー層
本実施形態に係る光導波路１は、粘着剤層１９２を介して上面１０１に設けられたカバー層１９１を有している。カバー層１９１は、凹部１６０を覆うように設けられている。これにより、異物の侵入や外部環境から反射部１６を保護することができる。その結果、反射部１６の光反射率が低下するのを抑制することができ、光路変換に伴う損失を抑制することができる。

カバー層１９１の平均厚さは、特に限定されないが、５〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４００μｍ程度であるのがより好ましく、１５〜５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、カバー層１９１は、十分な機械的強度を有するため、凹部１６０の周辺を十分に補強することができる。このため、凹部１６０が設けられたことによる光導波路１の機械的特性の低下を最小限に留めることができる。

カバー層１９１の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、環状オレフィン系樹脂等の各種樹脂を含む材料が挙げられる。

このうち、カバー層１９１は、ポリイミド系樹脂が主材料であるのが好ましく用いられる。ポリイミド系樹脂は、弾性率が比較的大きく、熱分解温度も高いことから、外力や外部環境に対する十分な耐久性を有している。このため、ポリイミド系樹脂を含むカバー層１９１は、反射部１６をより確実に保護することができる。具体的には、光導波路１の耐熱性を高めることができる。また、上側保護層１８の構成材料がポリイミド系樹脂を含む場合、上側保護層１８とカバー層１９１との間に熱膨張差が生じにくくなる。このため、熱応力の発生が抑えられ、応力集中に伴う反射部１６の変形等を抑制することができ、光路変換に伴う損失の増大を抑制することができる。なお、主材料とは、カバー層１９１の構成材料のうち、ポリイミド系樹脂が５０質量％以上を占めることを指すが、ポリイミド系樹脂の含有率は、好ましくは９０質量％以上である。

また、カバー層１９１の構成材料には、必要に応じて、フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、劣化防止剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。例えば、フィラーを添加することにより、カバー層１９１の熱膨張率を調整することができる。

さらに、カバー層１９１の引張強さは、２００〜８００ＭＰａ程度であるのが好ましく、２５０〜７５０ＭＰａ程度であるのがより好ましい。カバー層１９１の引張強さを前記範囲内に設定することにより、十分な耐久性を有する光導波路１が得られる。

なお、カバー層１９１の引張強さは、ＪＩＳ Ｋ ７１２７（ＡＳＴＭ Ｄ８８２）に規定された引張特性の試験方法に準拠して測定される。また、上記引張強さは、平均厚さ２５μｍの試験片についての２５℃における測定値である。

また、カバー層１９１の弾性率は、３０００〜１２０００ＭＰａ程度であるのが好ましく、４０００〜１１０００ＭＰａ程度であるのがより好ましい。カバー層１９１の弾性率を前記範囲内に設定することにより、凹部１６０の周辺を十分に補強することができる。このため、凹部１６０が設けられたことによる光導波路１の機械的特性の低下を最小限に留めることができる。

なお、カバー層１９１の弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７（ＡＳＴＭ Ｄ８８２）に規定された引張特性の試験方法に準拠して測定される。また、上記弾性率は、平均厚さ２５μｍの試験片についての２５℃における測定値である。

この他、カバー層１９１の耐屈曲回数ＭＩＴの試験結果は、それぞれ１００００回以上であるのが好ましく、２００００回以上であるのがより好ましい。これにより、信頼性の高い光導波路１が得られる。

また、カバー層１９１の熱収縮率は、０．０１〜０．２％程度であるのが好ましい。これにより、反り等の変形が少ない光導波路１が得られる。

さらに、カバー層１９１の熱膨張係数は、特に限定されないが、線膨張係数が５〜２５ｐｐｍ／℃程度であるのが好ましく、７〜２０ｐｐｍ／℃程度であるのがより好ましい。これにより、熱変形が少ない光導波路１が得られる。

そして、カバー層１９１の熱膨張係数は、上側保護層１８の熱膨張係数と同程度であるのが好ましい。同程度とは、両者の差が２ｐｐｍ／℃以下であることをいう。これにより、カバー層１９１と上側保護層１８との間に熱膨張差が特に生じにくくなるため、反射部１６の変形や反り等の発生を特に小さく抑制することができる。

また、図４に示すように、Ｙ軸方向における導光部１００の全長をＬ１とし、Ｙ軸方向におけるカバー層１９１の全長をＬ２としたとき、全長Ｌ２は、凹部１６０を覆うことができる長さ以上であれば、全長Ｌ１より短いことが好ましく、全長Ｌ１の０．１％以上５０％以下であるのがより好ましい。これにより、目視にて、カバー層１９１の有無を容易に判別することができる。つまり、カバー層１９１の全長Ｌ２が、導光部１００の全長Ｌ１と同じである場合、カバー層１９１の有無を判別しにくくなるおそれがあるが、全長Ｌ１より短ければ、カバー層１９１の縁が目視や触感によって特定されやすいため、カバー層１９１の有無を判別しやすくなる。その結果、光導波路１の検査作業を効率よく行うことができるとともに、光導波路１に光を入射させなくても、光導波路１の表裏の判別が容易になる。このため、光導波路１を前述したレンズアレイ５に取り付ける作業を、効率よく行うことができる。

２．６ 粘着剤層
本実施形態に係る光導波路１は、粘着剤層１９２を有している。粘着剤層１９２を介してカバー層１９１を上側保護層１８に固定することにより、接着剤を用いることなくカバー層１９１を固定することができる。これにより、硬化収縮に伴う反射部１６の変形等の発生を防止することができ、光路変換に伴う損失が増大するのを抑制することができる。

その一方、粘着剤層１９２は、接着剤ほどの顕著な硬化を伴わないため、カバー層１９１を固定した後、経時的に流動するおそれがある。具体的には、粘着剤層１９２に含まれている粘着剤が染み出すおそれがある。図４に示す例では、導光部１００の上面１０１に貼り付けられている粘着剤層１９２から染み出した粘着剤が、上面１０１から反射部１６へと移動するおそれがある。このような粘着剤の染み出しおよび移動が発生すると、粘着剤が反射部１６に付着して、反射部１６の反射率を低下させるおそれがある。

そこで、本発明者は、粘着剤層１９２の構成について、鋭意検討を重ねた。そして、粘着剤層１９２の厚さが２５μｍ以下であり、かつ、粘着剤層１９２の粘着力が０．３Ｎ／１０ｍｍ以上であるとき、カバー層１９１の機能を損なうことなく、粘着剤の染み出しを抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本実施形態に係る粘着剤層１９２は、その厚さが２５μｍ以下である。粘着剤層１９２の厚さが前記上限値を上回ると、粘着剤層１９２に含まれる粘着剤の量が多くなり、粘着剤の染み出しを許容範囲内に抑えることができない。そうすると、反射部１６まで流れ着いてしまう量の粘着剤が染み出すことになる。

なお、粘着剤層１９２の厚さは、導光部１００に貼り付けた後の粘着剤層１９２の断面を観察し、観察像上において１０点以上測定されたときの平均値である。

また、粘着剤層１９２の厚さは、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下とされ、より好ましくは７μｍ以上１５μｍ以下とされる。粘着剤層１９２の厚さが前記下限値を下回ると、粘着剤層１９２を均一に成膜することが難しくなるおそれがある。

一方、本実施形態に係る粘着剤層１９２は、その粘着力が０．３Ｎ／１０ｍｍ以上である。粘着剤層１９２の粘着力が前記下限値を下回ると、粘着剤層１９２の粘着力が不十分になって、カバー層１９１を十分に固定することができない。このため、光導波路１を曲げた場合等に、カバー層１９１の固定が解除され、カバー層１９１が剥がれてしまう。そうすると、カバー層１９１の機能が低下し、反射部１６に異物が付着したり、反射部１６が外部環境の影響を受けたりするおそれがある。

なお、粘着剤層１９２の粘着力は、全面に粘着剤層１９２を付けた幅１０ｍｍのカバー層１９１を試験片とし、この試験片をポリイミドフィルムに貼り付けた後、９０°ピール粘着力測定装置を用いて測定される。

また、粘着剤層１９２の粘着力は、好ましくは１．０Ｎ／１０ｍｍ以上４．０Ｎ／１０ｍｍ以下とされ、より好ましくは１．７Ｎ／１０ｍｍ以上３．５Ｎ／１０ｍｍ以下とされる。粘着剤層１９２の粘着力が前記上限値を上回ると、粘着剤層１９２の粘着力が必要以上に強すぎるため、カバー層１９１の貼り直し作業が困難になるおそれがある。

以上のように、本実施形態に係る光導波路１は、コア部１４を含むコア層１３と、コア層１３を介して積層されているクラッド層１２（第１クラッド層）およびクラッド層１１（第２クラッド層）と、クラッド層１２を貫通し、コア部１４に到達する凹部１６０（空洞部）と、互いに表裏の関係を有する上面１０１（第１面）および下面１０２（第２面）と、を有し、凹部１６０が上面１０１に開口するとともに、凹部１６０の内面に含まれる反射部１６によりコア部１４の光路Ｐ１が変換される導光部１００と、上面１０１に設けられ、凹部１６０の開口を覆っているカバー層１９１と、上面１０１とカバー層１９１との間に設けられ、厚さが２５μｍ以下であり、かつ、粘着力が０．３Ｎ／１０ｍｍ以上である粘着剤層１９２と、を有する。

このような光導波路１によれば、カバー層１９１を固定するために、粘着剤層１９２を用いている。この粘着剤層１９２は、接着剤のような著しい硬化収縮を伴わないという点で有用であるとともに、十分な粘着力によってカバー層１９１を固定することができる。また、それとともに、粘着剤層１９２から粘着剤が染み出しにくくなるため、反射部１６への付着を抑制することができる。その結果、カバー層１９１をより確実に固定して、凹部１６０への異物等の侵入を防止しつつ、染み出した粘着剤が反射部１６に付着するのを抑制し、反射部１６の光反射率が低下するのを抑制することができる。これにより、反射部１６での光路変換に伴う損失を抑制することができる。

また、本実施形態に係る光モジュール１０００は、本実施形態に係る光導波路１と、凹部１６０（空洞部）の内面に含まれる反射部１６と光学的に接続されている発光素子３１（光素子）と、を有する。

このような光モジュール１０００によれば、カバー層１９１がその機能を十分に発揮するとともに、粘着剤層１９２から染み出した粘着剤が反射部１６に付着しにくい構成になっていることから、反射部１６での光路変換に伴う損失を抑制可能である。これにより、信頼性の高い光モジュール１０００を実現することができる。

粘着剤層１９２の構成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エラストマー系樹脂、ゴム系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。また、粘着剤層１９２には、必要に応じて、任意の添加物が添加されていてもよい。

このうち、粘着剤層１９２は、シリコーン系樹脂が主材料であるのが好ましい。シリコーン系樹脂は、耐熱性が良好であり、加熱されても変性しにくい。このため、温度変化が大きい環境下で光導波路１を使用したときでも、粘着剤層１９２からの粘着剤の染み出しを抑制することができる。なお、主材料とは、粘着剤層１９２の構成材料のうち、シリコーン系樹脂が５０質量％以上を占めることを指すが、シリコーン系樹脂の含有率は、好ましくは９０質量％以上である。

また、シリコーン系樹脂で構成された粘着剤としては、例えば、過酸化物硬化型の粘着剤、付加反応硬化型の粘着剤等が挙げられるが、いずれの種類のシリコーン系粘着剤であってもよく、それ以外のシリコーン系粘着剤であってもよい。

さらに、シリコーン系粘着剤は、その構成成分としてシリコーンゴムとシリコーンレジンの双方を含むことが好ましい。シリコーンゴムが用いられることにより、粘着剤層１９２に弾性を付与することができる。これにより、粘着剤層１９２において、カバー層１９１と上側保護層１８との間に発生した熱応力を吸収することができる。また、シリコーンレジンが用いられることにより、粘着力を高めることができる。したがって、シリコーンゴムとシリコーンレジンの比率を適宜変更することにより、弾性と粘着力のバランスを高めることができる。

シリコーンゴムとシリコーンレジンの質量比は、特に限定されないが、１００：１００〜１００：２５０であるのが好ましく、１００：１３０〜１００：２００であるのがより好ましい。これにより、必要な粘着力を確保しつつ、過剰な粘着剤が染み出しにくくなる。

また、導光部１００は、前述したように、クラッド層１２（第１クラッド層）のコア層１３とは反対側に設けられている上側保護層１８（第１保護層）と、クラッド層１１（第２クラッド層）のコア層１３とは反対側に設けられている下側保護層１７（第２保護層）と、を有し、凹部１６０は、上側保護層１８も貫通している。このような上側保護層１８および下側保護層１７を有することにより、コア層１３やクラッド層１１、１２を、外力や外部環境から保護することができる。これにより、光導波路１の信頼性をより高めることができる。また、上面１０１とコア層１３との距離が長くなるため、凹部１６０の内面において、粘着剤層１９２から染み出した粘着剤が上面１０１から反射部１６まで移動するときの距離も長くなる。その結果、粘着剤層１９２から粘着剤が染み出したとしても、その粘着剤が、反射部１６にまで到達しにくくなる。したがって、反射部１６の光反射率が低下するのを抑制することができる。

３．電子機器
上述したような光導波路１は、カバー層１９１を固定する粘着剤層１９２に含まれた粘着剤の染み出しを抑制するとともに、カバー層１９１が剥離しにくい、という効果を奏する。このため、かかる光導波路１では、反射部１６での光路変換に伴う損失を小さくすることができ、光通信において高いＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を実現することができる。

実施形態に係る電子機器としては、前述した光導波路１を備える電子機器であれば、特に限定されないが、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、サーバー、スーパーコンピューター等の電子機器類が挙げられる。光導波路１を備えることにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

以上、本発明の光導波路、光モジュールおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、前記実施形態では、光導波路と受発光素子との間にレンズを配置しているが、このレンズは必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。

また、電気基板には、リジッド基板、フレキシブル基板のような樹脂基板がよく用いられるが、セラミックス基板やガラス基板等であってもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．光導波路の作製
（実験例１）
まず、図４に示す光導波路を作製した。具体的には、コア層を挟んで２つのクラッド層を積層した後、これらを挟むように２つの保護層（上側保護層および下側保護層）を積層し、積層体を得た。なお、積層体の製造条件は、以下の通りである。

・コア層の構成材料 ：環状オレフィン系樹脂
・コア層の厚さ ：５０μｍ
・クラッド層の構成材料 ：環状オレフィン系樹脂
・クラッド層の厚さ ：５μｍ
・各保護層の構成材料 ：ポリイミド系樹脂
・各保護層の厚さ ：２５μｍ

次に、ダイシングブレードを用いて積層体に凹部を形成し、導光部を得た。凹部の側面形状は、略三角形とし、反射部の形状は、略平坦面とした。また、反射部の傾斜角度は４５°とした。

次に、粘着剤層が付いたカバー層を用意し、凹部を覆うように貼り付けた。以上のようにして光導波路を得た。
なお、粘着剤層およびカバー層の製造条件は、以下の通りである。

・カバー層の主材料 ：ポリイミド系樹脂
・カバー層の厚さ ：２５μｍ
・粘着剤層の主材料 ：シリコーン系樹脂
・粘着剤層の厚さ ：１０μｍ
・粘着剤層の粘着力 ：０．３Ｎ／１０ｍｍ

（実験例２〜８）
光導波路の製造条件を、それぞれ表１に示すように変更した以外は、実験例１と同様にして光導波路を得た。

なお、表１では、上述した各実験例のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。

２．光導波路の評価
２．１ 耐剥離性の評価
次に、各実験例で得られた光導波路について、保護層とカバー層とが固定されている部分（以下、「固定部分」という。）に対し、耐剥離性の評価試験を行った。具体的には、固定部分に対し、カバー層側から、切り込み線を入れた。この切り込み線は、カバー層および粘着剤層を貫通し、保護層に達する深さになるように設定した。また、切り込み線の線形は、直線、および、半径１ｍｍの曲線（真円形）とした。

次に、切り込み線の周囲を、カバー層側から光学顕微鏡で観察した。そして、保護層とカバー層とが剥離したときに生じる気泡の有無を検査し、検査結果を以下の評価基準に照らして評価した。

（耐剥離性の評価基準）
Ａ：気泡が認められない
Ｂ：直線の切り込み線には気泡が認められなかったが、曲線の切り込み線には気泡が認められた
Ｃ：少なくとも直線の切り込み線に気泡が認められた
評価結果を表１に示す。

２．２ 反射部への粘着剤の付着の評価
次に、各実験例で得られた光導波路について、導光部からカバー層を強制的に引き剥がした。

次に、各実験例において、それぞれ９６個の反射部を光学顕微鏡で観察した。そして、反射部における付着物の有無を検査し、検査結果を以下の評価基準に照らして評価した。

（反射部の付着物の評価基準）
Ａ：付着物が認められた反射部の個数が０個である
Ｂ：付着物が認められた反射部の個数が１個または２個である
Ｃ：付着物が認められた反射部の個数が３個以上である
評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例に相当する光導波路では、カバー層の耐剥離性、および、反射部への粘着剤の付着しにくさ、の双方がＡ評価またはＢ評価であり、良好であった。これに対し、比較例に相当する光導波路では、カバー層の耐剥離性、または、反射部への粘着剤の付着しにくさ、のいずれかがＣ評価であり、不良であった。なお、反射部に付着していた付着物は、粘着剤であった。

以上の結果から、本発明によれば、カバー層が剥離しにくく、かつ、粘着剤が染み出しにくい粘着剤層を実現し得ることが裏付けられた。

１ 光導波路
２ 電気基板
４ 制御素子
５ レンズアレイ
７ 筐体
９ 光ファイバー
１０ 積層体
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
１６ 反射部
１７ 下側保護層
１８ 上側保護層
２１ 絶縁基板
２２ 導電層
２３ 接点
３１ 発光素子
５１ 底部
５２ 壁部
５３ 内部空間
５４ レンズ
６１ レセプタクル
６２ ＭＴ型光コネクター
８１ 電気配線
８２ 電気コネクター
９１ 光ファイバー
９２ ＭＰＯ型光コネクター
１００ 導光部
１０１ 上面
１０２ 下面
１４０ 光入出射面
１６０ 凹部
１９１ カバー層
１９２ 粘着剤層
６１１ ＭＴ型受容部
６１２ ＭＰＯ型受容部
１０００ 光モジュール
Ｌ１ 全長
Ｌ２ 全長
Ｐ１ 光路
Ｐ２ 光路

Claims (7)

1. コア部を含むコア層と、前記コア層を介して積層されている第１クラッド層および第２クラッド層と、前記第１クラッド層を貫通し前記コア部に到達する空洞部と、互いに表裏の関係を有する第１面および第２面と、を有し、前記空洞部が前記第１面に開口するとともに、前記空洞部の内面により前記コア部の光路が変換される導光部と、
   前記第１面に設けられ、前記空洞部の開口を覆っているカバー層と、
   前記第１面と前記カバー層との間に設けられ、シリコーン系樹脂を主材料とし、厚さが２５μｍ以下であり、かつ、粘着力が１．０Ｎ／１０ｍｍ以上である粘着剤層と、
   を有することを特徴とする光導波路。
2. 前記導光部は、
   前記第１クラッド層の前記コア層とは反対側に設けられている第１保護層と、
   前記第２クラッド層の前記コア層とは反対側に設けられている第２保護層と、
   を有し、
   前記空洞部は、前記第１保護層も貫通している請求項１に記載の光導波路。
3. 前記カバー層は、ポリイミド系樹脂を主材料とする請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記シリコーン系樹脂は、構成成分としてシリコーンゴムおよびシリコーンレジンを含み、
   前記シリコーン系樹脂における前記シリコーンゴムと前記シリコーンレジンの質量比は、１００：１３０〜１００：２００である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路。
5. 前記カバー層の全長は、前記導光部の全長より短い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路と、
   前記空洞部の内面と光学的に接続されている光素子と、
   を有することを特徴とする光モジュール。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

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