JPH10197754A - 高分子系導波路ガイドピン用ｖ溝構造の形成方法および高分子系導波路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子系導波路と光ファイバーとの接続用ガ
イドピン用Ｖ溝構造の形成方法およびそのＶ溝構造を利
用した高分子系導波路を提供する。 【解決手段】 基板上の導波路接続端面部をプライマー
処理した後高分子系導波路層を形成し；基板裏面に支持
台４を加熱軟化性固着剤５で固定し；導波路層面上に５
より低軟化点の固着剤６でカバー７を固定し；カバー７
側からガイドピン嵌合Ｖ溝とコネクタチップ化との切断
を行ない；固着剤６の軟化点以上に加熱しカバー７を除
去し；カバー７除去面に支持台８を固着剤６で固定し；
支持台４側からプライマーの塗布部と未塗布部の境界を
導波路層まで切断し、固着剤５の軟化点以上に加熱して
Ｖ溝付ブロック固着導波路を取外し洗浄する高分子系導
波路ガイドピン用Ｖ溝構造の形成方法および前記Ｖ溝に
ガイドピンを嵌合固定してなる高分子系導波路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信において用
いられる高分子フィルム系光導波路の、特に光ファイバ
コネクタとの接続部分の構造に関する。さらに詳しく言
えば、高分子系導波路ガイドピン用Ｖ溝構造の形成方
法、およびそのＶ溝にガイドピンを嵌合固定してなる高
分子系導波路に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】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が開
発されている。中でも導波路型光通信部品には、光ファ
イバーで実証されている低損失の石英系材料が主として
検討されているが、石英系材料では光導波路の作製に長
時間を要すること、作製時に1000℃以上の高温が必要な
こと、大面積化が困難であることなど製造上に問題があ
り、またフレキシブル性に欠けるため取扱いにくいとい
う欠点もある。そこで、近年、これらの問題を解決すべ
く有機高分子系材料の光導波路の研究が広く行なわれて
いる。

【０００３】有機高分子材料系の光導波路としては、光
透過性を備えているポリメチルメタクリレート系、ポリ
カーボネート系やポリイミド系の材料が検討されてい
る。ポリメチルメタクリレートやポリカーボネート類
は、低い温度で成形可能であり、石英系材料に比べてフ
レキシブル性を備えているが、耐熱性に劣る。

【０００４】ポリイミド類は、耐熱性、電気的性質、機
械的性質に優れており、絶縁膜、プリント配線板などの
電子材料に実績のあるポリイミド類の光導波路用が提案
されている。中でも、フッ素化ポリイミドは光透過性、
耐熱性および耐湿性に優れ、かつその重合成分の組成な
どを変えることにより光導波路のクラッド部とコア部と
の間で必要な屈折率差の制御が容易に行なえるという特
性を有する（特開平4-9807号公報等）。

【０００５】石英系や透明材料系光導波路の場合には、
材料が固く形状が安定しているため光ファイバーとの接
続はガイドピンを設けたコネクタによる位置決めで比較
的容易に行なうことができるが、柔軟性を持つ有機高分
子材料系光導波路と光ファイバーとの接続は、その柔軟
性のため、調芯・固定がしにくいという問題がある。従
って、本発明は高分子系導波路と光ファイバーとの接続
が容易に行なえる高分子系導波路のガイドピン用Ｖ溝構
造の形成方法およびそのガイドピン用Ｖ溝構造を有する
高分子系導波路を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、コネクタと
の接続のためのガイドピン位置決め用Ｖ溝２個を有し対
称形状の対をなす剛性材料からなる２個のブロックの間
に高分子系導波路が接着された構造のガイドピン位置決
め用Ｖ溝を有する部材を作製する方法を開発し前記課題
を解決した。

【０００７】すなわち、本発明は、 １）基板上１の導波路接続端面相当部分１ａをプライマ
ー２で処理する工程；前記プライマー２処理面を含む基
板上に高分子系導波路３を形成する工程；基板１の裏面
に透明材料製支持台４を加熱軟化性固着剤５で固定する
工程；高分子系導波路３形成面上に、前記透明材料製支
持台４の固定に使用した加熱軟化性固着剤５よりも軟化
点の低い加熱軟化性固着剤６で透明材料製カバー７を固
定する工程；前記透明材料製カバー７側から導波路位置
決め用ガイドピン嵌合Ｖ溝１０の形成のための切断とコ
ネクタチップ化用の切断を行なう工程；透明材料製カバ
ー７固定用加熱軟化性固着剤の軟化点以上、透明材料製
支持台４固定加熱軟化性固着剤の軟化点未満の温度に加
熱して透明材料製カバー７を除去する工程；前記透明材
料製カバー除去面に透明材料製支持台８を加熱軟化性固
着剤６で固定する工程；透明材料製支持台４の方からプ
ライマーの塗布部と未塗布部の境界を導波路層３に達す
る深さまで切断する工程；加熱軟化性固着剤５の軟化点
以上の温度に加熱して両端にＶ溝付ブロックの接着され
た高分子系導波路を取り外し、洗浄する工程；からなる
ことを特徴とする高分子系導波路ガイドピン用Ｖ溝構造
の形成方法、

【０００８】２）加熱軟化性固着剤がワックスである前
記１に記載の形成方法、 ３）加熱軟化性固着剤５が軟化点６０〜２００℃のワッ
クスであり、加熱軟化性固着剤６が軟化点３５〜８０℃
のワックスである前記１または２に記載の形成方法、 ４）Ｖ溝形成のための切り込みを多芯光ファイバコネク
タ接続時に導波路のコア３ａの中心と多芯光ファイバコ
ネクタ側の光ファイバーのコアの中心が一致する位置に
ガイドピンが配置されるように行なう前記１に記載の形
成方法、および ５）前記１乃至４のいずれかに記載の方法により得られ
るガイドピン用Ｖ溝にガイドピンを嵌合固定してなる高
分子系導波路を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
高分子系導波路ガイドピン用Ｖ溝構造の形成方法を説明
する。

【００１０】（１）高分子系導波路のガイドピン位置決
め用Ｖ溝を形成するための基板として平滑面を有するシ
リコンや石英等の剛性材料（基板１）を用意する。平面
図を図１に示すように基板１上の導波路のファイバー接
続端面になる部分１ａに、高分子系導波路材料層との密
着性を高める目的で、予めプライマー２を処理してお
く。図１では円形の基板の両端部分（２ａ，２ｂ）およ
び両端部分の２倍の幅で中央部分（２ａ′＋２ｂ′）を
プライマー処理している。この基板からは、将来、高分
子導波路接続端部２ａと２ａ′および２ｂと２ｂ′を有
する２組のコネクタ接続のガイドピン用Ｖ溝構造が形成
される。。プライマーとしては、チタネート系カップリ
ング剤等が用いられる。

【００１１】（２）図１をＹ方向からみた側面断面図を
図２に示すように、プライマー処理面を含む前記基板１
全面の上に高分子系導波路層３を形成する。

【００１２】（３）次に、図３の側面断面図に示すよう
に、前記基板１の裏面にガラス、セラミックなどからな
る透明材料製支持台４を加熱軟化性固着剤５にて固定す
る。ここで使用する加熱軟化性固着剤５は、その軟化点
が前記基板上に設けた高分子系導波路材料の耐熱温度よ
り低いが、後述する透明材料製カバー（ガラス、セラミ
ック等）を固定するための加熱軟化性固着剤よりも軟化
点が高いものを使用する。加熱軟化性固着剤５として
は、軟化点が３５〜８０℃、好ましくは４０〜６０℃の
材料、例えばワックス類や熱可塑性樹脂類が用いられ
る。

【００１３】（４）次いで、高分子系導波路材料面上
に、透明材料製支持台固定に使ったものより軟化点の低
い加熱軟化性固着剤６で透明材料製カバー７を固定する
（図４参照）。

【００１４】（５）図５（Ａ）に平面図、図５（Ａ）を
Ｘ方向から見た側面断面図を図５（Ｂ）に示すように透
明材料製カバー７側から導波路のチップ化および位置決
め用ガイドピン嵌合Ｖ溝１０形成のため切断を行なう
（チップ化の切断位置をＣ₁ 、ガイドピン嵌合Ｖ溝用切
断位置をＶで示す。）。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は
都合８組の高分子系導波路を形成する切断を示してい
る。なお、切断には、一般に半導体製造等に使用されて
いるダイシングマシンを使用する。この際のチップ化の
ための切り込みは、透明材料製支持台４に達する深さま
でとする。一方Ｖ溝形成のための切り込みは通常の多芯
光ファイバコネクタ（例えば、ＪＩＳ Ｃ５９８１記載
のコネクタ）と接続した時に導波路のコア３ａと多芯光
ファイバコネクタ側の光ファイバーのコアの中心位置が
一致するようにガイドピン１１が配置される位置になさ
れる。すなわち、図５（Ｂ）に破線で示すように、将来
嵌合されるガイドピン１１ａおよび１１ｂの中心と導波
路のコア３ａの中心とが直線上に来るように角度および
大きさを調整して切断する。このように切断を調整する
ことにより、上下および左右の方向性が無く組立者が容
易に接続できるコネクタを作製することができる。

【００１５】（６）次いで、側面断面図を図６に示すよ
うに、透明材料製カバー７固定用加熱軟化性固着剤の軟
化点以上、透明材料製支持台４固定加熱軟化性固着剤の
軟化点未満の温度に加熱して透明材料製カバー７を除去
する。

【００１６】（７）透明材料製カバーを除去した面に、
透明材料製支持台８を固定するため先に使用したのと同
一の加熱軟化性固着剤６で固定する。図７は、図６の側
面断面図を逆さにして透明材料製支持台８を固定した状
態の側面断面図である。

【００１７】（８）図８（Ａ）に平面図を、また図８
（Ａ）をＹ方向からみた側面断面図を図８（Ｂ）に示す
ように、透明材料製支持台４の方からプライマーの塗布
部と未塗布部の境界を高分子導波路層３に達する深さま
で切断する（切断位置をＣ₂で示す。）。

【００１８】（９）次に、加熱軟化性固着剤５の軟化点
まで加熱すると、両端にＶ溝付ブロックが接着された高
分子導波路をプライマーの未塗布部から容易に外すこと
ができる。これを超音波洗浄等により洗浄することによ
り、コネクタとの接続ガイドピン位置決め用Ｖ溝２個を
有し対称形状の対をなす剛性材料からなる２個のブロッ
ク間に高分子系導波路が接着された構造の部材が得られ
る。図９はその部材の斜視図である。

【００１９】（１０）前記Ｖ溝に、従来と同様に鋼製な
どのガイドピンを嵌合固定することにより、本発明の高
分子系導波路が得られる。ガイドピンの嵌合固定は、例
えばガイドピンを嵌め込んだ後上蓋１２を接着する方法
（図１０）あるいはガイドピン１１を嵌め込み、バネ性
の固定部材１３で留める方法（図１１）、さらには全体
を樹脂でモールドしコネクタ型に成形する方法等によっ
て行なうことができる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
説明する。 実施例１ 直径３インチ、厚さ１ｍｍのシリコンウエハー上に導波
路パターンを形成後、導波路と光ファイバの接続端部と
なる位置を中心に幅１０ｍｍの間隔分だけ残し、その他
の部分は、３Ｍ製メンディングテープ８１０で覆いフッ
素化ポリイミド用プライマー（日立化成工業社制；ＯＰ
Ｉカップラー）をスピンコータを使用し、スピン条件40
00ＲＰＭ×３０秒で塗布した。その後、メンディングテ
ープを剥がし、シリコンウエハーを、１００℃×３０分
と２５０℃×３０分加熱処理を行ない、プライマー層を
形成した。

【００２１】その後、ポリイミドワニス（日立化成工業
社製；ＯＰＩＮ1005（５０Ｐｓ））をスピンコート法に
より加熱硬化後の厚みが３０μｍとなるように塗布した
後、最高温度３８０℃にて２時間加熱処理を行ない、下
部クラッド層を形成した。次にこの下部クラッド層の上
にスピンコート法によりポリイミドワニス（日立化成工
業社製；ＯＰＩＮ1205（５０Ｐｓ））を加熱硬化後の厚
みが８μｍとなるように塗布した後、最高温度３８０℃
にて２時間加熱処理を行ない、コア層を形成した。この
上にシリコンを高周波スパッタ蒸着法により0.5μｍの
厚さで蒸着した後、その上にフォトレジストで導波路パ
ターンを露光マスクから転写し形成した。次にフォトレ
ジスト層により保護されていないシリコン層を反応性イ
オンエッチングにより除去した後、シリコン層で保護さ
れていないコア層を反応性イオンエッチングにより除去
する。その後シリコン層を同じくエッチングにより除去
しコア部を形成した。次にコア部の上に下部クラッド層
の形成に使用したのと同じポリイミドワニスをスピンコ
ート法により、加熱硬化後の厚みが１５μｍ以上となる
ように塗布し最高温度３８０℃にて２時間熱処理を行な
い、コア部を埋設し、フッ素化ポリイミドからなる光導
波路を形成した。

【００２２】次いで、基板のフッ素化ポリイミド光導波
路層の存在しない面に、直径４インチ、厚さ１ｍｍの70
59ガラスを、１００℃に加熱して高軟化点ワックス（日
化精工社製；ＡＢＲ−３０，軟化点８２℃）で固定し、
基板の反対側の面に直径３インチ、厚さ0.5ｍｍの7059
ガラスを加熱軟化性ワックス（日化精工社製シフト４６
１，軟化点４９℃）を６０℃で加熱して固定した。次い
でダイシングマシン（岡本工作機械社製；ＡＭＤ−６
Ｄ）にＶ溝形成用ダイヤモンドブレードを取り付け、通
常の多芯光ファイバコネクタと接続した時に導波路のコ
アと多芯光ファイバコネクタ側の光ファイバのコアの中
心位置が一致するようにガイドピン用Ｖ溝を形成した。

【００２３】次にチップ化用ダイヤモンドブレードで70
59ガラス製支持台に達する深さでチップに切り離す位置
を切断した。次に６０℃に加熱し加熱軟化性ワックスを
軟化させカバーガラスを除去し、その後に直径４イン
チ、厚さ１ｍｍの7059ガラスを同じ加熱軟化性ワックス
で固定する。そしてガラス製支持台１側からプライマー
塗布部と未塗布部の境界をフッ素化ポリイミド層に達す
る深さまでチップ化用ダイヤモンドブレードを使用して
切断した。次いで全体を１００℃に加熱しすべてのワッ
クスを軟化させ、基坂付きフッ素化ポリイミド光導波路
を一つずつ切り離し、アルコールで超音波洗浄しワック
スを取り除いた。フッ素化ポリイミド層と基坂のプライ
マー未処理面は超音波洗浄時に容易に剥離した。次いで
ガイドピン用Ｖ溝に直径0.7ｍｍ、長さ１１ｍｍのステ
ンレス製ガイドピンを長さ５ｍｍ分だけ端面から突き抜
けるよう挿入しその上に7059ガラス製上蓋をＵＶ接着剤
で固定した。このようにして形成された部材の両端部に
屈折率整合剤を端面に有する１芯多芯光ファイバコネク
タを接続したところ接続損失は両端合わせて 1.0ｄＢで
あった。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、柔軟性の高分子導波路のコネ
クタ用として、ガイドピン位置決め用Ｖ溝２個を対称形
状の対をなす剛性材料からなる２つのブロックに形成
し、前記ブロックの間に高分子系導波路が接着された構
造のガイドピン位置決め用Ｖ溝を形成する方法およびそ
の方法により形成された部材のＶ溝にガイドピンを嵌装
固定してなるコネクタを提供したものである。対称の対
をなす２個の剛性ブロックにガイドピン位置決め用Ｖ溝
を有するのでファイバーの調芯工程が不要となり、さら
に通常の多芯光ファイバコネクタと接続可能であり、低
コスト、高精度調芯が可能な高分子系導波路を作製でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 高分子系導波路のガイドピン位置決め用Ｖ溝
を形成する基板をプライマー処理した状態の平面図。

【図２】 プライマー処理面を含む基板上に高分子系導
波路を形成した状態の側面断面図。

【図３】 基板の裏面に透明材料製支持台にて固定した
状態の側面断面図。

【図４】 導波路材料面上に透明材料製カバーを固定し
た状態の側面断面図。

【図５】 チップ化およびＶ溝形成の切断を説明する平
面図（Ａ）、および同じく側面断面図（Ｂ）。

【図６】 透明材料製カバーの除去工程を説明する側面
断面図。

【図７】 透明材料製カバーを除去面への透明材料製支
持台の固定を説明する側面断面図。

【図８】 透明材料製支持台側からのプライマーの塗布
部と未塗布部の境界の切断工程を説明する平面図
（Ａ）、および同じく側面断面図（Ｂ）。

【図９】 本発明の方法で得られるガイドピン用Ｖ溝を
有する部材の斜視図。

【図１０】 本発明による高分子系導波路の１例の部分
斜視図。

【図１１】 本発明による高分子系導波路の他の１例の
断面図。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ プライマー塗布位置 ２ プライマー処理層 ２ａ，２ａ′，２ｂ，２ｂ′ プライマー処理面 ３ 高分子系導波路層 ３ａ 導波路コア ４，８ 透明材料製支持台 ５，６ 加熱軟化性固着剤 ７ 透明材料製カバー １０ Ｖ溝 １１ ガイドピン １２ 上蓋 １３ 固定部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上１の導波路接続端面相当部分１ａ
   をプライマー２で処理する工程；前記プライマー２処理
   面を含む基板上に高分子系導波路層３を形成する工程；
   基板１の裏面に透明材料製支持台４を加熱軟化性固着剤
   ５で固定する工程；高分子系導波路層３形成面上に、前
   記透明材料製支持台４の固定に使用した加熱軟化性固着
   剤５よりも軟化点の低い加熱軟化性固着剤６で透明材料
   製カバー７を固定する工程；前記透明材料製カバー７側
   から導波路位置決め用ガイドピン嵌合Ｖ溝１０の形成の
   ための切断とコネクタチップ化用の切断を行なう工程；
   透明材料製カバー７固定用加熱軟化性固着剤の軟化点以
   上、透明材料製支持台４固定加熱軟化性固着剤の軟化点
   未満の温度に加熱して透明材料製カバー７を除去する工
   程；前記透明材料製カバー除去面に透明材料製支持台８
   を加熱軟化性固着剤６で固定する工程；透明材料製支持
   台４の方からプライマーの塗布部と未塗布部の境界を導
   波路層３に達する深さまで切断する工程；加熱軟化性固
   着剤５の軟化点以上の温度に加熱して両端にＶ溝付ブロ
   ックの接着された高分子系導波路を取り外し、洗浄する
   工程；からなることを特徴とする高分子系導波路ガイド
   ピン用Ｖ溝構造の形成方法。
2. 【請求項２】 加熱軟化性固着剤がワックスである請求
   項１に記載の形成方法。
3. 【請求項３】 加熱軟化性固着剤５が軟化点６０〜２０
   ０℃のワックスであり、加熱軟化性固着剤６が軟化点３
   ５〜８０℃のワックスである請求項１または２に記載の
   形成方法。
4. 【請求項４】 Ｖ溝形成のための切り込みを多芯光ファ
   イバコネクタ接続時に導波路のコア３ａの中心と多芯光
   ファイバコネクタ側の光ファイバーのコアの中心が一致
   する位置にガイドピンが配置されるよう行なう請求項１
   に記載の形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の方法
   により得られるガイドピン用Ｖ溝にガイドピンを嵌合固
   定してなる高分子系導波路。