JPH09251113A - Heat-resistant polymer optical waveguide having large difference of refractive index and its production - Google Patents

Heat-resistant polymer optical waveguide having large difference of refractive index and its production

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JPH09251113A
JPH09251113A JP8085964A JP8596496A JPH09251113A JP H09251113 A JPH09251113 A JP H09251113A JP 8085964 A JP8085964 A JP 8085964A JP 8596496 A JP8596496 A JP 8596496A JP H09251113 A JPH09251113 A JP H09251113A
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JP
Japan
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optical waveguide
core
polyimide
formula
clad
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JP8085964A
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Japanese (ja)
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Toru Matsuura
松浦  徹
Toru Maruno
透 丸野
Junya Kobayashi
潤也 小林
Tomomi Sakata
知巳 阪田
Shigekuni Sasaki
重邦 佐々木
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polymer optical waveguide having excellent heat resistance and further large difference in the refractive index between the core and the clad compared to a conventional polymer optical waveguide by using a combination of polyimides which generate specified or more difference in the refractive index between the core and the clad for the core and the clad. SOLUTION: The core and the clad consists of a polymer material, and a combination of polyimides which generate >=3% difference in the refractive index between the core and the clad are used for the core and the clad. The material is preferably a polyimide having a repeating unit expressed by formula. In the production of the optical waveguide, the polyimide having the repeating unit expressed by formula is used for the core material. After a lower clad layer is formed, the core layer of the polyimide is formed by spin coating and hardening. Moreover, when an embedded type optical waveguide is to be produced, the core layer is processed by photolithography and dry etching, and then an upper clad layer is formed on the core.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路に関し、特
に耐熱性に優れ、かつコアとクラッドの屈折率差(Δ)
が大きい(以下、「高Δ」と称する)高分子光導波路に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide, which is particularly excellent in heat resistance and has a refractive index difference (Δ) between a core and a clad.
Is large (hereinafter referred to as “high Δ”).

【0002】[0002]

【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。一般
に、光導波路には、光損失が小さい、製造が容易、
コアとクラッドの屈折率差を幅広い範囲で制御できる
等の条件が要求される。特に高密度光配線のために高Δ
の光導波路を作製するためには、コアとクラッドの屈折
率差の幅広い制御性が重要である。通常の光導波路のコ
アとクラッドの屈折率差はおおむね0.3〜1.0%で
あるが、これまでに石英系光導波路ではヘンリー(Henr
y)らによりアプライド・オプティクス(Applied Optic
s) 、第26巻、第13号、第2621〜2624頁
(1987)において酸化ケイ素(SiO2 )をクラッ
ドに用い、窒化ケイ素(Si3 4 )をコアに用いるこ
とでコアとクラッドの屈折率差が37.7%を有する高
Δ光導波路が報告されている。しかし、この光導波路を
含めた既存の石英系高Δ光導波路は光導波路自体の柔軟
性が乏しいためにSi等の基板上で作製され、基板上で
用いる必要がある。また、石英系光導波路の作製には1
000℃以上の高温処理が必要であるためコストが高く
なり、また熱に弱い材料を使用している場合にはその後
に光導波路を作製できないといった部品作製上の制約が
ある。一方、有機高分子材料はその溶液を基板等の上に
キャストした後、脱溶媒やイミド化(ポリイミドの場
合)をすることで薄膜を作製できるため、400℃以下
の比較的低温での光導波路の作製が可能であり、部品作
製上の制約という問題も解決される。また、高分子光導
波路は柔軟性を有するために、石英やシリコン基板とい
った剛直な基板上だけでなく、フィルム型の光導波路
(テープ光導波路)も作製されている。この特徴を利用
すれば、電子部品の分野において柔軟性を有するフレキ
シブルプリント配線基板(FPC)を用いることで小型
化と高密度化が図られているのと同様にして、柔軟性を
有する光導波路を用いて光配線をすることにより限られ
たスペースでの高密度の光配線が実現できる。ブース
(Booth)はジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノ
ロジ(Journal of Lightwave Technology)、第7巻、第
10号、第1445〜1453頁(1989)において
アクリル樹脂を用いて、コアとクラッドの屈折率差が最
大で5%を有する高分子光導波路を報告している。しか
し、この光導波路はアクリル樹脂を用いているために耐
熱温度が低いという欠点があった。またこれ以外に、優
れた柔軟性と耐熱性を兼ね備えた高分子光導波路とし
て、本発明者らは特願平6−54376号明細書におい
てこれまでにポリイミドを用いたフィルム光導波路を実
現している。しかし、このフィルム光導波路はコアとク
ラッドの屈折率差が0.4%程度と小さい。
2. Description of the Related Art With the practical use of an optical communication system by developing a low loss optical fiber, development of various optical communication parts is desired. It is also desired to establish an optical wiring technology for mounting these optical components at a high density, particularly an optical waveguide technology. Generally, optical waveguides have low optical loss, are easy to manufacture,
Conditions such as being able to control the refractive index difference between the core and the clad in a wide range are required. High Δ especially for high-density optical wiring
In order to manufacture the optical waveguide, the wide controllability of the refractive index difference between the core and the clad is important. The difference in the refractive index between the core and the clad of an ordinary optical waveguide is approximately 0.3 to 1.0%, but so far in the case of silica optical waveguides
y) et al.
s), Vol. 26, No. 13, pp. 2621 to 2624 (1987), silicon oxide (SiO 2 ) is used for the clad, and silicon nitride (Si 3 N 4 ) is used for the core. High Δ optical waveguides with an index difference of 37.7% have been reported. However, the existing silica-based high Δ optical waveguide including this optical waveguide needs to be manufactured on a substrate such as Si and used on the substrate because the optical waveguide itself is poor in flexibility. In addition, for the production of the silica-based optical waveguide, 1
Since a high temperature treatment of 000 ° C. or higher is required, the cost becomes high, and there is a restriction on component production such that an optical waveguide cannot be produced afterward when a material weak to heat is used. On the other hand, an organic polymer material can be formed into a thin film by desolvation or imidization (in the case of polyimide) after casting the solution on a substrate or the like. Therefore, an optical waveguide at a relatively low temperature of 400 ° C or lower is used. Can be manufactured, and the problem of restrictions in manufacturing parts can be solved. Since the polymer optical waveguide has flexibility, not only a rigid substrate such as a quartz or silicon substrate but also a film type optical waveguide (tape optical waveguide) is produced. If this feature is utilized, a flexible printed circuit board (FPC) having flexibility is used in the field of electronic components to achieve miniaturization and high density. By using the optical wiring to realize high-density optical wiring in a limited space. Booth uses the acrylic resin in Journal of Lightwave Technology, Volume 7, No. 10, pp. 1445-1453 (1989), and the refractive index difference between the core and the clad. Reported a polymer optical waveguide having a maximum of 5%. However, this optical waveguide has a drawback that it has a low heat resistance temperature because it uses an acrylic resin. In addition to the above, the present inventors have realized a film optical waveguide using polyimide in Japanese Patent Application No. 6-54376 as a polymer optical waveguide having excellent flexibility and heat resistance. There is. However, this film optical waveguide has a small refractive index difference of about 0.4% between the core and the clad.

【0003】このように現状では、耐熱性と高Δを兼ね
備えた高分子光導波路は実現されていない。高密度光配
線を行うために有利なフィルム光導波路を用いて更に高
密度化を図るためには、より曲げに強い、すなわち小さ
い曲率の曲げに対して光の伝送損失が小さく、かつ光導
波特性が安定なフィルム光導波路が求められている。そ
のためには光導波路のコアとクラッドの屈折率差をより
大きくして、光の閉じ込め効果を強くすることが必要で
ある。具体的には曲率1mm以下の曲がりを有する光導
波路を低損失で配線するためにはコアとクラッドの屈折
率差を3%以上にすることが必要となる。更にこの場合
にも電気配線との混載実装のためにハンダ耐熱性を有す
ることが必要となる。
As described above, at present, a polymer optical waveguide having both heat resistance and high Δ has not been realized. In order to achieve higher density by using a film optical waveguide, which is advantageous for performing high-density optical wiring, in order to achieve higher bending strength, that is, the optical transmission loss is small with respect to bending with a small curvature, and the optical waveguide characteristic is small. A film optical waveguide having stable properties is required. For that purpose, it is necessary to increase the difference in refractive index between the core and the clad of the optical waveguide to strengthen the light confinement effect. Specifically, in order to wire an optical waveguide having a bend with a curvature of 1 mm or less with low loss, it is necessary to make the refractive index difference between the core and the clad 3% or more. Further, also in this case, it is necessary to have solder heat resistance for mixed mounting with electric wiring.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示したよ
うに高密度の光配線に有用な高分子光導波路において
は、耐熱性に優れ、かつコアとクラッドの屈折率差がよ
り大きな光導波路が必要とされている。本発明は、既存
の高分子光導波路は比較してコアとクラッドの屈折率差
が更に大きく、かつ優れた耐熱性を有する高分子光導波
路を提供することにある。
In the polymer optical waveguide useful for high-density optical wiring as shown in the prior art, an optical waveguide having excellent heat resistance and a larger refractive index difference between the core and the clad. Is needed. An object of the present invention is to provide a polymer optical waveguide having a larger difference in refractive index between the core and the clad than existing polymer optical waveguides and having excellent heat resistance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明はコア、及びクラッドが高分子材料で
構成される高分子光導波路において、コアとクラッドに
コアとクラッドの屈折率差が3%以上のポリイミドの組
合せを用いることを特徴とする。また、本発明の第2の
発明はコア、及びクラッドが高分子材料で構成される高
分子光導波路において、コアとクラッドにコアとクラッ
ドの屈折率差が3%以上のポリイミドの組合せを用いる
高Δ高分子光導波路に関する発明であって、そのコア材
料として下記の構造式(化1):
The first aspect of the present invention is to provide a polymer optical waveguide in which a core and a clad are made of a polymer material. A feature is that a combination of polyimides having a difference in refractive index of 3% or more is used. A second aspect of the present invention is a polymer optical waveguide in which a core and a clad are made of a polymer material, which uses a combination of polyimide having a refractive index difference of 3% or more between the core and the clad. The invention relates to a Δ polymer optical waveguide, and as a core material thereof, the following structural formula (Formula 1):

【0006】[0006]

【化1】 Embedded image

【0007】で表される繰り返し単位を有するポリイミ
ドを用いることを特徴とする。また、本発明の第3の発
明はコア、及びクラッドが高分子材料で構成される高分
子光導波路において、コアとクラッドにコアとクラッド
の屈折率差が3%以上のポリイミドの組合せを用いる耐
熱性を有する高Δ高分子光導波路に関する発明であっ
て、そのコア材料として下記の一般式(化2):
It is characterized by using a polyimide having a repeating unit represented by: A third aspect of the present invention is a polymer optical waveguide in which a core and a clad are made of a polymer material, which uses a combination of polyimide having a refractive index difference of 3% or more between the core and the clad. The invention relates to a high Δ polymer optical waveguide having properties, and the following general formula (Formula 2) is used as a core material thereof:

【0008】[0008]

【化2】 Embedded image

【0009】〔式中、R1 は下記の構造式(化3):[Wherein R 1 is the following structural formula (Formula 3):

【0010】[0010]

【化3】 Embedded image

【0011】で表される基よりなる群から選択した4価
の有機基を示し、また式中、R2 は下記の構造式(化
4):
Represents a tetravalent organic group selected from the group consisting of groups represented by the following formula, wherein R 2 is the following structural formula (Formula 4):

【0012】[0012]

【化4】 Embedded image

【0013】で表される基よりなる群から選択した2価
の有機基を示す〕で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、またクラッド材料として一般式(化
5):
A divalent organic group selected from the group consisting of the groups represented by:] is used, and a polyimide having a repeating unit represented by the formula:

【0014】[0014]

【化5】 Embedded image

【0015】〔式中、R1 は一般式(化3)と同義であ
り、R3 は下記の構造式(化6):
[Wherein R 1 has the same meaning as in the general formula (Formula 3), and R 3 is the following structural formula (Formula 6):

【0016】[0016]

【化6】 [Chemical 6]

【0017】で表される基よりなる群から選択した2価
の有機基を示す〕で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用いることを特徴とする。また、本発明の第4
の発明は、第1の発明の高Δ高分子光導波路の製造方法
に関する発明である。すなわち、そのコア材料として第
2の発明に記載の構造式(化1)で表される繰り返し単
位を有するポリイミドを用い、下部クラッド層を形成し
た後に下部クラッド層上にこのポリイミドからなるコア
層をスピンコートと硬化により形成し、更に埋め込み型
光導波路の場合はこのコア層をフォトリソグラフィとド
ライエッチングにより加工し、その後コア上に上部クラ
ッド層を形成することを特徴とする。また、本発明の第
5の発明は、第1の発明の耐熱性を有する高Δ高分子光
導波路の製造方法に関する発明である。すなわち、その
コア材料として、上記第3の発明に記載の一般式(化
2)で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用
い、またクラッド材料として、同じく第3の発明に記載
の構造式(化5)で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、このポリイミドからなる下部クラッド層
をスピンコートと硬化により形成した後に下部クラッド
層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコートと
硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合はこ
のコア層をフォトリソグラフィとドライエッチングによ
り加工し、その後コア上に上部クラッド層をスピンコー
トと硬化により形成することを特徴とする。
A divalent organic group selected from the group consisting of the groups represented by:] is used, and a polyimide having a repeating unit represented by the following is used. The fourth aspect of the present invention
The present invention relates to a method for manufacturing a high Δ polymer optical waveguide according to the first invention. That is, a polyimide having a repeating unit represented by the structural formula (Formula 1) described in the second invention is used as the core material, and after forming the lower clad layer, a core layer made of this polyimide is formed on the lower clad layer. The core layer is formed by spin coating and curing, and in the case of an embedded optical waveguide, the core layer is processed by photolithography and dry etching, and then the upper clad layer is formed on the core. A fifth invention of the present invention is an invention relating to a method for manufacturing a high Δ polymer optical waveguide having heat resistance according to the first invention. That is, a polyimide having a repeating unit represented by the general formula (Formula 2) described in the third invention is used as the core material, and a structural formula (formula) also described in the third invention is used as the cladding material. Using a polyimide having a repeating unit represented by 5), a lower clad layer made of this polyimide is formed by spin coating and curing, and then a core layer made of this polyimide is formed on the lower clad layer by spin coating and curing, Further, in the case of a buried type optical waveguide, this core layer is processed by photolithography and dry etching, and then an upper clad layer is formed on the core by spin coating and curing.

【0018】本発明者らは耐熱性に優れ、かつ曲げ特性
に優れた高分子光導波路について種々検討した結果、コ
アとクラッドの屈折率差が3%以上のポリイミドの組合
せをコアとクラッドに用いることにより、目的を実現す
る高分子光導波路が作製できることを見出した。すなわ
ち、本発明により最小曲がり半径が1mm以下という曲
げ特性に極めて優れた耐熱性高分子光導波路を実現し
た。
As a result of various investigations by the present inventors on polymer optical waveguides having excellent heat resistance and bending characteristics, a combination of polyimide having a refractive index difference of 3% or more between the core and the clad is used for the core and the clad. By doing so, they have found that a polymer optical waveguide that realizes the purpose can be produced. That is, according to the present invention, a heat-resistant polymer optical waveguide having a minimum bending radius of 1 mm or less and extremely excellent bending characteristics was realized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明の構成要素である光導波路のクラッド用ポリ
イミドとコア用ポリイミドはその屈折率の相違が3%以
上の2種類のポリイミドの組合せであればいかなる分子
構造のポリイミドであってもよいが、一般式(化2)で
表される繰り返し単位を有するポリイミドをコア材料と
して用い、一般式(化5)で表される繰り返し単位を有
するポリイミドをクラッド材料として用いることが、よ
り大きなコアとクラッドの屈折率差を実現できること、
光透過性及び耐熱性に優れること、光導波路の作製が容
易であることという観点から好ましい。更にコア、及び
クラッドに用いるそれぞれのポリイミドとして2種類以
上のポリイミドの混合物、共重合体を用いることも可能
である。この一般式(化2)で表される繰り返し単位を
有するポリイミドは4,4′−オキシジフタル酸二無水
物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロ
フェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、2,2
−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物、又はそれらの誘導体と4,4′−
オキシジアニリン、4,4′−メチレンジアニリン、
4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,3′−ジ
アミノフェニルスルホンから製造できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The clad polyimide and the core polyimide of the optical waveguide, which are the constituent elements of the present invention, may be polyimide having any molecular structure as long as it is a combination of two kinds of polyimides having a difference in refractive index of 3% or more. A polyimide having a repeating unit represented by the formula (Formula 2) is used as a core material and a polyimide having the repeating unit represented by the formula (Formula 5) is used as a clad material. To be able to achieve a rate difference,
It is preferable from the viewpoints of excellent light transmittance and heat resistance, and easy production of an optical waveguide. Furthermore, it is also possible to use a mixture or copolymer of two or more types of polyimide as each polyimide used for the core and the clad. The polyimide having the repeating unit represented by the general formula (Formula 2) is 4,4′-oxydiphthalic acid dianhydride and 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride. , 2, 2
-Bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, or a derivative thereof and 4,4'-
Oxydianiline, 4,4'-methylenedianiline,
It can be produced from 4,4'-diaminodiphenyl sulfone or 3,3'-diaminophenyl sulfone.

【0020】一方、構造式(化5)で表される繰り返し
単位を有するポリイミドは4,4′−オキシジフタル酸
二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフ
ルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、又はそれらの誘導体と2,
2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミ
ノビフェニル、2,2′−ビス(4−アミノフェニル)
ヘキサフルオロプロパン、ビス(2,3,5,6−テト
ラフルオロ−4−アミノフェニル)エーテル、ペンタフ
ルオロフェノキシ−2,4−ジアミノベンゼンから製造
できる。この中で1,4−ビス(3,4−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無
水物の製造方法は特開平5−1148号公報に記載され
ている。2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,
4′−ジアミノビフェニルの製造方法は、例えば日本化
学会誌、第3号、第675〜676頁(1972)に記
載されている。また、ビス(2,3,5,6−テトラフ
ルオロ−4−アミノフェニル)エーテルの製造方法は、
例えば、1985年、ベルリン市 スプリンゲル出版社
(Springer-Verlag)発行、I.L.クヌニャンツ及び
G.G.ヤコブソン(I.L.Knunyants 、G.G.Ya
kobson) 共編、シンセシス・オブ・フルオロオーガニッ
ク・コンパウンズ(Synthesis of Fluoroorganic Compo
unds) に記載されている。また、ペンタフルオロフェノ
キシ−2,4−ジアミノベンゼンの製造方法は、特開平
1−180860号公報に記載されている。これらのジ
アミンとテトラカルボン酸二無水物を反応させることに
よりポリアミド酸を製造する。ポリアミド酸の合成に使
用する酸二無水物はその開環したテトラカルボン酸、又
はその誘導体としての酸塩化物、エステル化物等として
用いることも可能である。
On the other hand, the polyimide having the repeating unit represented by the structural formula (Formula 5) is 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluoro. Benzene dianhydride,
2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, or a derivative thereof and 2,
2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis (4-aminophenyl)
It can be produced from hexafluoropropane, bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) ether, pentafluorophenoxy-2,4-diaminobenzene. Among them, the method for producing 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride is described in JP-A No. 5-1148. 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,
The method for producing 4'-diaminobiphenyl is described in, for example, Journal of the Chemical Society of Japan, No. 3, pp. 675-676 (1972). The method for producing bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) ether is
For example, published by Springer-Verlag, Berlin City, 1985, I.S. L. Knunyanz and G. G. FIG. Jacobson (IL Knunyants, GG Ya
kobson) Co-editing, Synthesis of Fluoroorganic Compo
unds). A method for producing pentafluorophenoxy-2,4-diaminobenzene is described in JP-A-1-180860. Polyamic acid is produced by reacting these diamines with tetracarboxylic dianhydride. The acid dianhydride used in the synthesis of the polyamic acid can also be used as the ring-opened tetracarboxylic acid or an acid chloride or ester compound as a derivative thereof.

【0021】反応条件は通常のポリアミド酸の重合条件
と同じでよく、一般的にはN−メチル−2−ピロリド
ン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムア
ミドなどの極性有機溶媒中で反応させる。次に得られた
ポリアミド酸のイミド化によるポリイミドの合成である
が、これも加熱によるイミド化や無水酢酸等を用いた化
学的イミド化等の通常のポリイミドの合成法が使用でき
る。ポリイミド混合物を合成する場合には重合反応終了
後のポリアミド酸を2種類以上用意し、これらを溶液状
態で均一になるまで混合かくはんした後にイミド化を行
う。用いるポリイミドが可溶性である場合には合成した
ポリイミドを溶媒に溶かして混合し、その後溶媒を除去
してもよい。ポリイミド共重合体を合成する場合には2
種類以上のジアミン、又は2種類以上の酸無水物若しく
はその誘導体を用いてポリアミド酸共重合体を合成し、
これをイミド化する。
The reaction conditions may be the same as the usual polyamic acid polymerization conditions, and generally, the reaction is carried out in a polar organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide or dimethylformamide. Next, the polyimide synthesis is carried out by imidization of the obtained polyamic acid. This can also be carried out by a usual polyimide synthesis method such as imidization by heating or chemical imidization using acetic anhydride or the like. When synthesizing a polyimide mixture, two or more types of polyamic acid after the completion of the polymerization reaction are prepared, and these are mixed and stirred until they become uniform in a solution state, and then imidized. When the polyimide used is soluble, the synthesized polyimide may be dissolved in a solvent and mixed, and then the solvent may be removed. 2 when synthesizing a polyimide copolymer
A polyamic acid copolymer is synthesized using two or more kinds of diamines, or two or more kinds of acid anhydrides or derivatives thereof,
This is imidized.

【0022】本発明の高Δポリイミド光導波路の構造に
は、例えばスラブ型、埋め込み型等がある。埋め込み型
光導波路の製造方法について図1を参照しつつ説明す
る。すなわち図1は本発明による埋め込み型光導波路の
作製方法の一例を示す工程図であって、符号1は基板、
2は下部クラッド層、3はコア層、4はコアパターンを
形成するためのマスク、5はフォトレジスト層、6は上
部クラッド層を意味する。シリコン等の基板1の上にポ
リイミドの溶液、又はポリアミド酸溶液をスピンコート
等の方法により塗布し、これを加熱等により硬化して下
部クラッド層2を得る。次にこの上に下部クラッド層と
して用いたポリイミドより屈折率の高いポリイミドの溶
液、又はポリアミド酸溶液を下部クラッド層2を形成し
たときと同様の方法により形成し、コア層3を得る。次
にこの上にコアパターンを形成するためのマスク層4を
形成する〔図1(a)〕。マスクとしてはAl、Ti等
の金属、酸化ケイ素(SiO2 )、スピンオングラス
(SOG)、シリコン含有フォトレジスト、感光性ポリ
イミド等を用いることができる。マスク層4をつけた後
にフォトレジストの塗布、プリベーク、露光、現像、ア
フターベークを行い、パターニングされたフォトレジス
ト層5を得る〔図1(b)〕。次にフォトレジスト層に
より保護されていないマスク層をエッチングにより除去
した後〔図1(c)〕、アルミニウム層で保護されてい
ないポリイミドをドライエッチングにより除去する〔図
1(d)〕。マスク層4にSi含有フォトレジストや感
光性ポリイミドを用いた場合にはマスク層を直接露光現
像することでパターンニングされたマスク層が得られる
ため、更にフォトレジストを使用する必要はない。次に
残ったマスク層4をドライエッチングやはく離液を用い
ることにより除去する〔図1(e)〕。次にこの上にコ
ア層より屈折率の小さいポリイミドの溶液、又はポリア
ミド酸溶液を下部クラッド層2を形成したときと同様の
方法により形成し、上部クラッド層6を得る〔図1
(f)〕。このようにして埋め込み型のポリイミド光導
波路が得られる。更に埋め込み型フィルム光導波路を作
製するためには先に作製した光導波路を基板からはく離
する。基板として表面を熱酸化したSiを用いた場合に
はフッ酸に浸漬することによりはく離できる。また、仮
基板としてAl板を用いた場合には希塩酸に浸漬するこ
とではく離できる。このようにして埋め込み型ポリイミ
ドフィルム光導波路が得られる。更にこのポリイミド光
導波路を所定温度で熱処理することで光学的に均一な埋
め込みポリイミドフィルム光導波路を得ることができる
〔図1(g)〕。
The structure of the high Δ polyimide optical waveguide of the present invention includes, for example, a slab type and a buried type. A method of manufacturing the embedded optical waveguide will be described with reference to FIG. That is, FIG. 1 is a process chart showing an example of a method for manufacturing an embedded optical waveguide according to the present invention, wherein reference numeral 1 is a substrate,
2 is a lower clad layer, 3 is a core layer, 4 is a mask for forming a core pattern, 5 is a photoresist layer, and 6 is an upper clad layer. A polyimide solution or a polyamic acid solution is applied onto a substrate 1 made of silicon or the like by a method such as spin coating, and is cured by heating or the like to obtain a lower clad layer 2. Next, a solution of a polyimide having a higher refractive index than the polyimide used as the lower clad layer or a polyamic acid solution is formed thereon by the same method as that for forming the lower clad layer 2 to obtain the core layer 3. Next, a mask layer 4 for forming a core pattern is formed thereon (FIG. 1A). As the mask, metals such as Al and Ti, silicon oxide (SiO 2 ), spin-on-glass (SOG), silicon-containing photoresist, photosensitive polyimide and the like can be used. After applying the mask layer 4, a photoresist is applied, prebaked, exposed, developed and afterbaked to obtain a patterned photoresist layer 5 (FIG. 1B). Next, after removing the mask layer not protected by the photoresist layer by etching [FIG. 1 (c)], the polyimide not protected by the aluminum layer is removed by dry etching [FIG. 1 (d)]. When a Si-containing photoresist or photosensitive polyimide is used for the mask layer 4, a patterned mask layer can be obtained by directly exposing and developing the mask layer, so that it is not necessary to use a photoresist. Next, the remaining mask layer 4 is removed by dry etching or using a peeling solution [FIG. 1 (e)]. Next, a polyimide solution having a refractive index smaller than that of the core layer or a polyamic acid solution is formed thereon by the same method as that for forming the lower clad layer 2 to obtain an upper clad layer 6 [FIG.
(F)]. In this way, a buried type polyimide optical waveguide is obtained. Further, in order to manufacture the embedded film optical waveguide, the previously manufactured optical waveguide is peeled off from the substrate. When Si whose surface is thermally oxidized is used as the substrate, it can be peeled by immersing it in hydrofluoric acid. When an Al plate is used as the temporary substrate, it can be peeled off by immersing it in dilute hydrochloric acid. In this way, an embedded polyimide film optical waveguide is obtained. Further, by heat-treating this polyimide optical waveguide at a predetermined temperature, an optically uniform embedded polyimide film optical waveguide can be obtained [FIG. 1 (g)].

【0023】また、図2に示したように図1の埋め込み
型ポリイミド光導波路と同様の方法を用いて基板上に下
部クラッド層2、コア層3、及び上部クラッド層6を順
次形成する。このようにしてスラブ型ポリイミド光導波
路が得られる〔図2(a)〕。更にスラブ型ポリイミド
フィルム光導波路を作製するためには先に作製した光導
波路を基板からはく離する。更にこのフィルム光導波路
を所定温度で熱処理することで光学的に均一なスラブ型
ポリイミドフィルム光導波路を得ることができる〔図2
(b)〕。なお、基板上ポリイミド光導波路の作製にお
いては基板と下部クラッドの密着性向上を目的として、
例えばシリコン基板を用いる場合にはシランカップリン
グ剤等を主成分とする接着改良剤層を追加できることは
言うまでもない。
Further, as shown in FIG. 2, the lower clad layer 2, the core layer 3 and the upper clad layer 6 are sequentially formed on the substrate by using the same method as the embedded polyimide optical waveguide of FIG. In this way, a slab type polyimide optical waveguide is obtained [FIG. 2 (a)]. Further, in order to manufacture the slab type polyimide film optical waveguide, the previously manufactured optical waveguide is peeled from the substrate. Further, by heat-treating this film optical waveguide at a predetermined temperature, an optically uniform slab type polyimide film optical waveguide can be obtained [Fig.
(B)]. In the production of the polyimide optical waveguide on the substrate, for the purpose of improving the adhesion between the substrate and the lower clad,
For example, when a silicon substrate is used, it goes without saying that an adhesion improver layer containing a silane coupling agent as a main component can be added.

【0024】[0024]

【実施例】引き続いていくつかの実施例を用いて本発明
を更に具体的に説明する。なお種々の高分子の組合せに
より、また光導波路構造により数限りない本発明の高Δ
ポリイミド光導波路が得られることは明らかであり、本
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to some examples. It should be noted that the combination of various polymers, and the high Δ of the present invention due to the optical waveguide structure are limitless.
It is clear that a polyimide optical waveguide can be obtained, and the present invention is not limited to these examples.

【0025】本実施例に用いたポリイミドの熱分解温度
を表1に示す。なお熱分解温度は窒素気流下10℃/分
の速度で昇温したときの10wt%重量減少時の温度で
示した。
The thermal decomposition temperature of the polyimide used in this example is shown in Table 1. The thermal decomposition temperature is shown as the temperature at the time of 10 wt% weight loss when the temperature was raised at a rate of 10 ° C./min in a nitrogen stream.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】なお、上記表1、及び後記表において使用
した記号の意味は下記のとおりである。 6FDA: 2,2−ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物 10FEDA: 1,4−ビス(3,4−ジカルボ
キシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン
二無水物 ODPA: 4,4′−オキシジフタル酸無水
物 PMDA: ピロメリット酸二無水物 TFDB: 2,2′−ビス(トリフルオロメ
チル)−4,4′−ジアミノビフェニル 4FMPD: テトラフルオロ−m−フェニレン
ジアミン 8FODA: ビス(2,3,5,6−テトラフ
ルオロ−4−アミノフェニル)エーテル 4,4′−ODA: 4,4′−オキシジアニリン 3,4′−ODA: 3,4′−オキシジアニリン 2,4′−ODA: 2,4′−オキシジアニリン 3FDAM: 1,1−ビス(4−アミノフェニ
ル)−1−フェニル−2,2−2−トリフルオロエタン 3F−EDAM: 〔1,1−ビス{4−(4−アミ
ノフェノキシ)フェニル}−1−フェニル−2,2,2
−トリフルオロエタン〕 3,3′−DDSO2 : 3,3′−シアミノジフェニ
ルスルホン 4,4′−DDSO2 : 4,4′−シアミノジフェニ
ルスルホン 4,4′−MDA: 4,4′−メチレンジアニリ
ン 4−BDAF: 2,2−ビス〔4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン APHF: 2,2−ビス(3−アミノ−4−
ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン 4,4′−6F: 2,2−ビス(4−アミノフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン m−A5F: ペンタフルオロフェノキシ−2,
4−ジアミノベンゼン
The symbols used in Table 1 and the table below have the following meanings. 6FDA: 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride 10FEDA: 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride ODPA: 4, 4'-oxydiphthalic anhydride PMDA: pyromellitic dianhydride TFDB: 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl 4FMPD: tetrafluoro-m-phenylenediamine 8FODA: bis (2 , 3,5,6-Tetrafluoro-4-aminophenyl) ether 4,4'-ODA: 4,4'-oxydianiline 3,4'-ODA: 3,4'-oxydianiline 2,4 ' -ODA: 2,4'-oxydianiline 3FDAM: 1,1-bis (4-aminophenyl) -1-phen Le -2,2-2- trifluoroethane 3F-EDAM: [1,1-bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} -1-phenyl-2,2,2
- trifluoroethane] 3,3'-DDSO 2: 3,3'- Shi-diaminodiphenyl sulfone 4,4'-DDSO 2: 4,4'- shea diaminodiphenylsulfone 4,4'-MDA: 4,4 ' -Methylenedianiline 4-BDAF: 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane APHF: 2,2-bis (3-amino-4-)
Hydroxyphenyl) hexafluoropropane 4,4′-6F: 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane m-A5F: pentafluorophenoxy-2,
4-diaminobenzene

【0028】表1より本発明に用いたポリイミドはすべ
て450℃以上の熱分解温度を示すことから優れた耐熱
性を有する光導波路材料であることがわかる。
It can be seen from Table 1 that all of the polyimides used in the present invention have a thermal decomposition temperature of 450 ° C. or higher and thus are optical waveguide materials having excellent heat resistance.

【0029】本実施例に用いたコアとクラッドの屈折率
差(Δ)は波長1.5 5μmにおいてコアに用いたポリイ
ミドフィルムの屈折率〔n(コア)〕とクラッドに用い
たポリイミドフィルムの屈折率〔n(クラッド)〕をプ
リズムカップリング法により測定し、その値から下記の
数式(数1)から計算により求めた。
The refractive index difference (Δ) between the core and the clad used in this example is the refractive index [n (core)] of the polyimide film used for the core and the refractive index [n of the polyimide film used for the clad at a wavelength of 1.55 μm. n (clad)] was measured by the prism coupling method, and the value was calculated from the following mathematical formula (Equation 1).

【0030】[0030]

【数1】Δ%=〔{n(コア)−n(クラッド)}/n
(コア)〕×100
## EQU1 ## Δ% = [{n (core) -n (clad)} / n
(Core)] x 100

【0031】また、作製したフィルム光導波路の最小曲
がり半径は直線状態の光導波路を徐々に湾曲させて、そ
の都度導波光の光損失を入射光と出射光の強度比より求
め、光損失が増加し始めるときの光導波路の曲率半径と
して示した。光導波路の断面構造は作製した光導波路を
ダイシングソーを用いて長さ2mmに切断したものを試
料として透過光学顕微鏡により評価した。
Further, the minimum bending radius of the produced film optical waveguide is such that the optical waveguide in a linear state is gradually curved, and the optical loss of the guided light is obtained from the intensity ratio of the incident light and the outgoing light each time, and the optical loss increases. It is shown as the radius of curvature of the optical waveguide when it starts. The cross-sectional structure of the optical waveguide was evaluated by a transmission optical microscope using a sample obtained by cutting the produced optical waveguide to a length of 2 mm with a dicing saw.

【0032】実施例1 4インチのシリコンウェハに2,2−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物
(6FDA)と2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロ
キシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(APHF)を
用いて合成したポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
のN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)15wt
%溶液を加熱後の膜厚が20μmになるようにスピンコ
ート法により塗布した。これを70℃で2時間、160
℃で1時間、250℃で30分、350℃で1時間熱処
理をして下部クラッド層を形成した。次にこの下部クラ
ッド層上に4,4′−オキシジフタル酸無水物(ODP
A)と4,4′−オキシジアニリン(4,4′−OD
A)を用いて合成したポリイミドの前駆体であるポリア
ミド酸のDMAc15wt%溶液を加熱後の膜厚が3μ
mになるようにスピンコート法により塗布した。これを
70℃で2時間、160時間で1時間、250℃で30
分、380℃で1時間熱処理をしてコア層を形成した。
次にこのコア層上に膜厚0.2μmのアルミニウム層を
蒸着した。次にこのアルミニウム層上にポジ型フォトレ
ジストをスピンコート法により塗布した後約95℃でプ
リベークを行った。次にパターン形成用のフォトマスク
と超高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した後ポジ型
レジスト用の現像液を用いて現像した。その後135℃
でポストベークを行った。これにより線幅3μmを有す
る直線状のレジストパターンが得られた。次にアルミニ
ウムのウエットエッチングを行い、レジストパターンを
アルミニウム層に転写した。更にパターンニングされた
アルミニウムをマスクとしてコア層のポリイミドをドラ
イエッチングにより加工した。次にポリイミドの上層に
あるアルミニウムをエッチング液で除去した。次にこの
上に下部クラッドとして用いたポリイミドと同一のポリ
イミドの前駆体であるポリアミド酸のDMAc15wt
%溶液を加熱後の膜厚が20μmになるようにスピンコ
ート法により塗布した。これを70℃で2時間、160
℃で1時間、250℃で30分、380℃で1時間熱処
理をして上部クラッド層を形成した。次にこれを10%
塩酸水溶液に浸漬してシリコン基板をはく離した。最後
にこれを350℃で1時間熱処理して、埋め込み型ポリ
イミドフィルム光導波路が得られた。この光導波路の波
長1.55μmでのコアとクラッドの屈折率差はコアに
用いたポリイミドフィルムの屈折率とクラッドに用いた
屈折率から求めた結果、8.4%であった。このポリイ
ミドフィルム光導波路を直線状態から徐々に曲げたとき
の最小曲がり半径は0.3mmであった。更にこの光導
波路を窒素雰囲気中のオーブンを用いて350℃で1時
間の熱処理を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡
で評価した結果、コアの形状、及びクラッド層の膜は熱
処理前と比較して変化しなかった。また、この熱処理後
の光導波路の光損失も熱処理前と比較して変化しなかっ
た。
Example 1 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) and 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) were prepared on a 4-inch silicon wafer. ) N, N-dimethylacetamide (DMAc) 15 wt of polyamic acid, which is a precursor of polyimide synthesized using hexafluoropropane (APHF)
% Solution was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 20 μm. This is 160 degreeC for 2 hours at 70 degreeC
The lower cladding layer was formed by heat treatment at 1 ° C. for 1 hour, 250 ° C. for 30 minutes, and 350 ° C. for 1 hour. Next, 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODP) was formed on the lower clad layer.
A) and 4,4'-oxydianiline (4,4'-OD
The film thickness after heating a 15 wt% DMAc solution of polyamic acid, which is a polyimide precursor synthesized using A), was 3 μm.
It was applied by a spin coating method so as to have a thickness of m. 2 hours at 70 ℃, 160 hours for 1 hour, 250 ℃ for 30 hours
A heat treatment was performed at 380 ° C. for 1 minute to form a core layer.
Next, an aluminum layer having a thickness of 0.2 μm was vapor-deposited on the core layer. Next, a positive photoresist was applied on this aluminum layer by a spin coating method, and then prebaked at about 95 ° C. Next, a photomask for pattern formation and an ultra-high pressure mercury lamp were used to irradiate with ultraviolet rays, and then development was performed using a developer for a positive resist. 135 ° C thereafter
I did a post bake. As a result, a linear resist pattern having a line width of 3 μm was obtained. Next, wet etching of aluminum was performed to transfer the resist pattern to the aluminum layer. Further, using the patterned aluminum as a mask, the polyimide of the core layer was processed by dry etching. Next, the aluminum on the upper layer of the polyimide was removed with an etching solution. Then, 15 wt% of the same polyamic acid as the polyimide used as the lower clad, which is a precursor of the polyamic acid, DMAc
% Solution was applied by spin coating so that the film thickness after heating was 20 μm. This is 160 degreeC for 2 hours at 70 degreeC
Heat treatment was performed at 1 ° C. for 1 hour, 250 ° C. for 30 minutes, and 380 ° C. for 1 hour to form an upper cladding layer. Then this is 10%
The silicon substrate was peeled off by immersing in a hydrochloric acid aqueous solution. Finally, this was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour to obtain an embedded polyimide film optical waveguide. The refractive index difference between the core and the clad at a wavelength of 1.55 μm of this optical waveguide was 8.4% as a result of the refractive index of the polyimide film used for the core and the refractive index of the clad. The minimum bending radius when this polyimide film optical waveguide was gradually bent from a straight state was 0.3 mm. Further, this optical waveguide was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour using an oven in a nitrogen atmosphere. As a result of evaluating the cross-sectional structure of this optical waveguide with a microscope, the shape of the core and the film of the clad layer did not change as compared with those before the heat treatment. Further, the optical loss of the optical waveguide after the heat treatment did not change as compared with that before the heat treatment.

【0033】実施例2〜22 実施例1の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のDMAc溶
液を表2に示す原料の酸二無水物とジアミンから合成し
たポリアミド酸のDMAc溶液に変更して、実施例1と
同様の方法により埋め込み型ポリイミド光導波路を作製
した。このポリイミドフィルム光導波路のコアとクラッ
ドの屈折率差、及び最小曲がり半径を表2に示す。更に
この光導波路を窒素雰囲気中のオーブンを用いて350
℃で1時間の熱処理を行った。この光導波路の断面構造
を顕微鏡で評価した結果、実施例2から実施例22のす
べての光導波路においてコアの形状、及びクラッド層の
膜は熱処理前と比較して変化しなかった。また、この熱
処理後の光導波路の光損失も実施例2から実施例22の
すべての光導波路において熱処理前と比較して変化しな
かった。
Examples 2 to 22 Polyamides prepared from the acid dianhydride and the diamine as the raw materials shown in Table 2 were prepared from DMAc solutions of polyamic acid, which is the precursor of the polyimide used as the lower clad layer and the upper clad layer in Example 1, as shown in Table 2. An embedded polyimide optical waveguide was prepared in the same manner as in Example 1, except that the acid was changed to a DMAc solution. Table 2 shows the refractive index difference between the core and the clad of this polyimide film optical waveguide, and the minimum bending radius. Further, this optical waveguide is 350 ° C. by using an oven in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment was performed at 1 ° C. for 1 hour. As a result of evaluating the cross-sectional structure of this optical waveguide with a microscope, in all the optical waveguides of Example 2 to Example 22, the core shape and the film of the cladding layer did not change as compared with those before the heat treatment. Further, the optical loss of the optical waveguides after the heat treatment did not change in all the optical waveguides of Example 2 to Example 22 as compared with that before the heat treatment.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】実施例23〜46 実施例1の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のDMAc溶
液、及び実施例1のコア層として用いたポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸のDMAc溶液を表3に示す原
料の酸二無水物とジアミンから合成したポリアミド酸の
DMAc溶液に変更して、実施例1と同様の方法により
埋め込み型ポリイミド光導波路を作製した。このポリイ
ミドフィルム光導波路のコアとクラッドの屈折率差、及
び最小曲がり半径を表3に示す。更にこの光導波路を窒
素雰囲気中のオーブンを用いて350℃で1時間の熱処
理を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価し
た結果、実施例2から実施例20のすべての光導波路に
おいてコアの形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比
較して変化しなかった。また、この熱処理後の光導波路
の光損失も実施例23から実施例46のすべての光導波
路において熱処理前と比較して変化しなかった。
Examples 23 to 46 Polyamide acid DMAc solutions, which are polyimide precursors used as the lower clad layer and the upper clad layer in Example 1, and polyimide precursors used as the core layer in Example 1. A DMAc solution of polyamic acid was changed to a DMAc solution of polyamic acid synthesized from acid dianhydride and diamine as raw materials shown in Table 3, and an embedded polyimide optical waveguide was manufactured by the same method as in Example 1. Table 3 shows the refractive index difference between the core and the clad of this polyimide film optical waveguide, and the minimum bending radius. Further, this optical waveguide was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour using an oven in a nitrogen atmosphere. As a result of evaluating the cross-sectional structure of this optical waveguide with a microscope, in all the optical waveguides of Example 2 to Example 20, the core shape and the film of the clad layer did not change as compared with those before the heat treatment. Further, the optical loss of the optical waveguides after the heat treatment did not change in all the optical waveguides of Example 23 to Example 46 as compared with that before the heat treatment.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】実施例47 実施例18において膜厚3μmのコア層を形成後、アル
ミニウム層を形成しないで上部クラッド層を形成し、そ
の後、実施例1と同様の方法により下部クラッド層、コ
ア層、上部クラッド層からなる3層のスラブ型ポリイミ
ドフィルム光導波路を作製した。このポリイミドフィル
ム光導波路のコアとクラッドの屈折率差、及び最小曲が
り半径は同一の材料を用いて作製した実施例1の埋め込
み型光導波路と同様であった。更にこの光導波路を窒素
雰囲気中のオーブンを用いて350℃で1時間の熱処理
を行った。この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価した
結果、コアの形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比
較して変化しなかった。また、この熱処理後の光導波路
の光損失も熱処理前と比較して変化しなかった。
Example 47 In Example 18, after forming the core layer having a film thickness of 3 μm, the upper clad layer was formed without forming the aluminum layer, and then the lower clad layer, the core layer, and the lower clad layer were formed in the same manner as in Example 1. A three-layer slab-type polyimide film optical waveguide including an upper clad layer was produced. The difference in refractive index between the core and the clad and the minimum bending radius of this polyimide film optical waveguide were the same as those of the embedded optical waveguide of Example 1 produced using the same material. Further, this optical waveguide was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour using an oven in a nitrogen atmosphere. As a result of evaluating the sectional structure of this optical waveguide with a microscope, the shape of the core and the film of the clad layer did not change as compared with those before the heat treatment. Further, the optical loss of the optical waveguide after the heat treatment did not change as compared with that before the heat treatment.

【0038】比較例1〜2 実施例1の下部クラッド層と上部クラッド層として用い
たポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のDMAc溶
液、及び実施例1のコア層として用いたポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸のDMAc溶液を表3に示す原
料の酸二無水物とジアミンから合成したポリアミド酸の
DMAc溶液に変更し、コア層の加熱後の膜厚が8μm
になるようにスピンコート法により塗布して、これ以外
は実施例1と同様の方法により埋め込み型ポリイミド光
導波路を作製した。更にこの光導波路を窒素雰囲気中の
オーブンを用いて350℃で1時間の熱処理を行った。
この光導波路の断面構造を顕微鏡で評価した結果、コア
の形状、及びクラッド層の膜は熱処理前と比較して変化
しなかった。また、この熱処理後の光導波路の光損失も
熱処理前と比較して変化しなかった。しかし、このポリ
イミドフィルム光導波路のコアとクラッドの屈折率差は
3%未満であって、このポリイミドフィルム光導波路の
最小曲がり半径は1mmを越えており、これより小さな
曲率に曲げたときにはその光損失が著しく増加した。
Comparative Examples 1 and 2 DMAc solution of polyamic acid, which is a precursor of polyimide used as the lower clad layer and the upper clad layer of Example 1, and the polyimide precursor used as a core layer of Example 1. The DMAc solution of polyamic acid was changed to a DMAc solution of polyamic acid synthesized from the raw material acid dianhydride and diamine shown in Table 3, and the thickness of the core layer after heating was 8 μm.
Then, a buried type polyimide optical waveguide was manufactured by the same method as in Example 1 except for the above. Further, this optical waveguide was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour using an oven in a nitrogen atmosphere.
As a result of evaluating the sectional structure of this optical waveguide with a microscope, the shape of the core and the film of the clad layer did not change as compared with those before the heat treatment. Further, the optical loss of the optical waveguide after the heat treatment did not change as compared with that before the heat treatment. However, the refractive index difference between the core and the clad of this polyimide film optical waveguide is less than 3%, and the minimum bending radius of this polyimide film optical waveguide exceeds 1 mm. Has increased significantly.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によればコアとクラッドの屈折率
差が3%以上を有し、最小曲げ半径が1mm以下とな
り、かつ耐熱性に優れた高屈折率差高分子光導波路を4
00℃以下の低い作製温度で実現できるという効果があ
る。この光導波路を用いることにより、優れた耐熱性を
有する高密度光配線が可能となる。
According to the present invention, a high refractive index difference polymer optical waveguide having a refractive index difference between the core and the clad of 3% or more, a minimum bending radius of 1 mm or less, and excellent heat resistance is provided.
There is an effect that it can be realized at a low production temperature of 00 ° C. or less. By using this optical waveguide, high-density optical wiring having excellent heat resistance can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による基板上の埋め込み型高屈折率差ポ
リイミド光導波路と埋め込み型高屈折率差ポリイミドフ
ィルム光導波路の作製方法を順を追って示した断面図で
ある。
1A to 1C are cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing an embedded high-refractive index difference polyimide optical waveguide and an embedded high-refractive index difference polyimide film optical waveguide on a substrate according to the present invention.

【図2】本発明による基板上のスラブ型高屈折率差ポリ
イミド光導波路とスラブ型高屈折率差ポリイミドフィル
ム光導波路を作製する方法を順を追って示した断面図で
ある。
2A to 2D are cross-sectional views sequentially showing a method for producing a slab type high refractive index difference polyimide optical waveguide and a slab type high refractive index difference polyimide film optical waveguide according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2:下部クラッド層、3:コア層、4:アル
ミニウム層、5:フォトレジスト層、6:上部クラッド
1: substrate, 2: lower clad layer, 3: core layer, 4: aluminum layer, 5: photoresist layer, 6: upper clad layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪田 知巳 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 佐々木 重邦 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tomomi Sakata 3-19-3 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shigekuni Sasaki 3-19-3 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 within Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コア、及びクラッドが高分子材料で構成
される高分子光導波路において、コアとクラッドにコア
とクラッドの屈折率差が3%以上のポリイミドの組合せ
を用いることを特徴とする耐熱性高屈折率差高分子光導
波路。
1. A polymer optical waveguide whose core and clad are made of a polymer material, characterized in that a combination of polyimide having a refractive index difference between the core and the clad of 3% or more is used for the core and the clad. High refractive index polymer optical waveguide.
【請求項2】 請求項1において、そのコア材料として
下記の構造式(化1): 【化1】 で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用いるこ
とを特徴とする高屈折率差高分子光導波路。
2. The structure according to claim 1, which has the following structural formula (Chemical Formula 1): A high refractive index difference polymer optical waveguide characterized by using a polyimide having a repeating unit represented by:
【請求項3】 請求項1において、そのコア材料として
下記の一般式(化2): 【化2】 〔式中、R1 は下記の構造式(化3): 【化3】 で表される基よりなる群から選択した4価の有機基を示
し、また式中、R2 は下記の構造式(化4): 【化4】 で表される基よりなる群から選択した2価の有機基を示
す〕で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用
い、またクラッド材料として一般式(化5): 【化5】 〔式中、R1 は一般式(化3)と同義であり、R3 は下
記の構造式(化6): 【化6】 で表される基よりなる群から選択した2価の有機基を示
す〕で表される繰り返し単位を有するポリイミドを用い
ることを特徴とする耐熱性を有する高屈折率差高分子光
導波路。
3. The core material according to claim 1, having the following general formula (Formula 2): [Wherein R 1 is the following structural formula (Formula 3): Represents a tetravalent organic group selected from the group consisting of the following groups, wherein R 2 is the following structural formula (Formula 4): Represents a divalent organic group selected from the group consisting of groups represented by the following formula], and uses a polyimide having a repeating unit represented by [In the formula, R 1 has the same meaning as in the general formula (Formula 3), and R 3 is the following structural formula (Formula 6): A divalent organic group selected from the group consisting of groups represented by the following formula] is used. A high refractive index difference polymer optical waveguide having heat resistance, comprising a polyimide having a repeating unit represented by
【請求項4】 請求項1に記載の高分子光導波路を製造
する方法において、そのコア材料として請求項2に記載
の構造式(化1)で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、下部クラッド層を形成した後に下部クラ
ッド層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコー
トと硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合
はこのコア層をフォトリソグラフィとドライエッチング
により加工し、その後コア上に上部クラッド層を形成す
ることを特徴とする高屈折率差高分子光導波路の製造方
法。
4. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein a polyimide having a repeating unit represented by the structural formula (Formula 1) according to claim 2 is used as a core material, After forming the clad layer, a core layer made of this polyimide is formed on the lower clad layer by spin coating and curing, and in the case of an embedded optical waveguide, this core layer is processed by photolithography and dry etching, and then on the core. A method of manufacturing a high refractive index difference polymer optical waveguide, which comprises forming an upper clad layer on the substrate.
【請求項5】 請求項1に記載の高分子光導波路を製造
する方法において、そのコア材料として請求項3に記載
の一般式(化2)で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、またクラッド材料として請求項3に記載
の構造式(化5)で表される繰り返し単位を有するポリ
イミドを用い、このポリイミドからなる下部クラッド層
をスピンコートと硬化により形成した後に下部クラッド
層上にこのポリイミドからなるコア層をスピンコートと
硬化により形成し、更に埋め込み型光導波路の場合はこ
のコア層をフォトリソグラフィとドライエッチングによ
り加工し、その後コア上に上部クラッド層をスピンコー
トと硬化により形成することを特徴とする耐熱性を有す
る高屈折率差高分子光導波路の製造方法。
5. The method for producing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein a polyimide having a repeating unit represented by the general formula (Formula 2) according to claim 3 is used as a core material thereof, A polyimide having a repeating unit represented by the structural formula (Formula 5) according to claim 3 is used as a clad material, and a lower clad layer made of this polyimide is formed by spin coating and curing, and then the polyimide is formed on the lower clad layer. The core layer consisting of is formed by spin coating and curing, and in the case of an embedded optical waveguide, this core layer is processed by photolithography and dry etching, and then the upper clad layer is formed on the core by spin coating and curing. And a method for producing a high-refractive-index-difference polymer optical waveguide having heat resistance.
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