KR20060050037A - 가요성 광학 도파관의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은,
광학 도파관이 탑재된 기판을 수중에 침지시켜 광학 도파관 및 기판 사이의 밀착력을 감소시키고, 기판으로부터 광학 도파관을 박리시키는 단계;
발포제를 함유하는 감압성 접착제층의 표면에 박리된 광학 도파관을 일시적으로 결합시키는 단계;
일시적으로 결합된 광학 도파관을 소정의 길이로 절단시키는 단계;
절단 단계 후에 발포제 함유 감압성 접착제층을 가열에 의해 발포시켜 발포된 접착제층 및 광학 도파관 사이에 밀착력을 감소시키는 단계; 및
소정의 길이로 절단된 광학 도파관을 발포된 접착제층으로부터 박리시키는 단계를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 제공한다.
Description
도 1은 본 발명의 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 2는 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 3은 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 4는 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 5는 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 6은 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 7은 종래의 일반적인 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 8은 종래의 일반적인 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 9는 종래의 일반적인 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 10은 종래의 일반적인 광학 도파관의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 1의 X-X 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
도에서 사용된 참조 숫자 및 부호는 각각 하기와 같다.
1: 광학 도파관
2: 기판
3: 지지체
4: 발포제 함유 감압성 접착제층
4': 발포된 접착제층
11: 언더클래딩층
12: 코어층
12a: 감광성 폴리이미드 수지 전구체층
13: 오버클래딩층
C: 절단면
M: 포토마스크(Photomask)
L: 자외선
본 발명은 광학 통신, 광학 정보 처리, 및 다른 일반적인 광학 분야에서 광범위하게 사용되는 가요성 광학 도파관의 제조 방법에 관한 것이다.
광학 도파관은 광학 도파관 소자, 광학 집적 회로, 및 광학 배선기판에 혼입되고, 광학 통신, 광학 정보 처리, 및 다른 일반적인 광학 분야에 광범위하게 사용된다. 예컨대, 규소 또는 석영 같은 기판 상에서 제조되는 광학 도파관의 경우, 빛을 투과시키는 코어(core)층 및 코어층보다 낮은 굴절률을 갖는 하나 이상의 클래딩(cladding)층으로 구성된다. 더욱 구체적으로, 상기 가요성 광학 도파관의 예는 도 11에 나타낸 바와 같이 기판(2) 상에 형성된 3층 구조의 광학 도파관을 포함한다. 상기 광학 도파관(1)은 기판(2) 상에 형성된 언더클래딩(undercladding)층(11), 언더클래딩층(11) 상에 형성된 코어층(12), 및 코어층(12)을 둘러싸는 오버클래딩(overcladding)층(13)을 포함한다.
광학 도파관(1)을 가요성 형태로 사용하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 상기에 개시된 광학 도파관(1)을 기판(2) 상에 형성시키고, 상기 기판(2) 상에서 소정의 길이로 절단하여 기판(2)으로부터 박리시킨 후 사용한다.
일반적으로, 열저항성 및 광투과성 둘 다에서 탁월한 불소화된 폴리이미드는 두 개의 클래딩층(11 및 13)을 형성하기 위한 물질로서 또는 코어층(12)을 형성하기 위한 물질로서 사용된다. 그러나, 이러한 구조체 중의 언더클래딩층(11)(불소화된 폴리이미드)은 기판(2)(예: 규소 웨이퍼)에 대해 상당히 감소된 밀착력을 갖는다. 따라서, 경화 동안 기판(2) 및 언더클래딩층(11) 사이가 분리되어 광학 도파관(1)이 움직여서, 변형된 절단 표면을 산출시키는 문제가 있다. 광학 도파관(1)이 변형된 형태를 갖는 말단 표면을 갖는 경우, 광 투과성에서 문제가 발생한다.
광학 도파관의 언더클래딩층 및 기판 사이의 밀착력을 강화시켜 광학 도파관의 절단을 용이하게 하는 방법이 제안되었다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 상기 방법은 기판으로서 증착 구리로 코팅된 표면을 갖는 유리 기판을 사용하는 것 및 접착제를 통해 표면 상에 광학 도파관을 형성하는 것을 포함한다. 상기 방법에서, 광학 도파관을 소정의 길이로 절단시키고, 그 후에 절단된 광학 도파관과 함께 유리 기판을 희석된 염산에서 침지시켜, 유리 기판 표면 상의 증착 구리를 용해시키고, 이어 유리 기판으로부터 광학 도파관을 박리시킨다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제 08-313747 A 호 공보 (실시예1 및 2)
그러나, 상기 특허 문헌 1에 개시된 방법은 박리 작업은 강산인 염산이 박리에 사용되기 때문에 위험이 따르고, 작업성이 불량하다는 결점을 갖는다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 의도되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 광학 도파관이 강력하게 고정되어 있는 동안 절단될 수 있고, 광학 도파관의 박리가 안전하게 수행될 수 있는 가요성-광학-도파관의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적 및 효과는 하기의 명세서에 따라 명백해질 수 있다.
상술된 본 발명의 목적은 하기의 단계를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법을 제공하여 달성된다:
광학 도파관이 탑재된 기판을 수중에 침지시켜 광학 도파관 및 기판 사이의 밀착력 을 감소시키고, 기판으로부터 광학 도파관을 박리시키는 단계;
발포제를 함유하는 감압성 접착제층의 표면에 박리된 광학 도파관을 일시적으로 결합시키는 단계;
일시적으로 결합된 광학 도파관을 소정의 길이로 절단시키는 단계;
절단 단계 후 발포제 함유 감압성 접착제층을 가열에 의해 발포시켜, 발포된 접착제층 및 광학 도파관 사이에 밀착력을 감소시키는 단계; 및
소정의 길이로 절단된 광학 도파관을 발포된 접착제층으로부터 박리시키는 단계.
본 발명에서, 용어 "광학 도파관"은 상술한 바와 같이 일반적으로 빛을 투과시키는 코어층 및 코어층보다 낮은 굴절률을 가지며 코어층을 둘러싸고 있는 클래딩층을 포함하는 얇은 필름층을 이룬 제품을 의미한다.
즉, 본 발명의 가용성 광학 도파관의 제조 방법에서, 기판으로부터 광학 도파관을 물에 의해 박리시킬 수 있는 방식으로, 광학 도파관을 먼저 기판 상에 형성시킨다. 통상적인 물질(예컨대, 기판 물질로서 규소 웨이퍼 등 및 언더클래딩층 물질로서 불소화된 폴리이미드 등)을 사용하는 종래 방법에 의해 이러한 형성을 이룰 수 있다. 광학 도파관이 상기 기법으로 형성되는 경우, 광학 도파관의 언더클래딩층은 상술한 바와 같이 기판에 대해 상당히 불량한 밀착력을 갖는다. 이 때문에, 상기 구조체가 수중에 침지되는 경우, 상기 언더클래딩층이 기판으로부터 쉽게 박리된다. 이어 박리 후, 상기 박리된 광학 도파관은 발포제를 함유하는 감압성 접착제층의 표면에 (일시적으로) 결합되어, 강화된 밀착력으로 발포제 함유 감압성 접착제층에 광학 도파관을 고정시킨다. 그 후, 상기 결합된 상태에서 광학 도파관 은 소정의 길이로 절단된다. 이 작업에서, 상기 기판 및 광학 도파관 사이의 높은 밀착력 때문에, 절단은 안정적으로 수행될 수 있고, 생성된 절단된 표면은 매끈하게 마무리된다. 그 후, 발포제 함유 감압성 접착제층을 가열에 의해 발포시킨다. 그 결과, 발포된 접착제층 및 광학 도파관 사이의 접촉 면적이 감소되어 밀착력이 감소된다. 따라서, 소정의 길이로 절단된 광학 도파관은 발포된 접착제층으로부터 쉽게 박리된다.
본 발명의 가요성 광학 도파관을 제조 방법에서, 광학 도파관은 물에 의해 기판으로부터 박리되고, 그 후에 발포제를 함유한 감압성 접착제층의 표면에 일시적으로 결합되고, 절단되고, 이어 접착제층이 가열에 의해 발포된 후에 발포제-함유 감압성 접착제층으로부터 박리된다. 즉, 광학 도파관의 박리가 물 또는 열에 의해 수행되기 때문에, 이는 안전하게 수행될 수 있다. 게다가, 발포제 함유 감압성 접착제층에 단단하게 접착되어 있는 동안 광학 도파관이 절단되기 때문에, 상기 절단은 강력하게 고정된 상태에서 광학 도파관을 유지하는 동안 수행될 수 있다. 그 결과, 매끈하게 마무리된 절단된 표면이 수득되고, 충분한 광 투과성을 보이는 가요성 광학 도파관이 제조될 수 있다.
본 발명의 실시양태는 도를 참조하여 하기에 자세하게 설명될 것이다.
도 1 내지 6은 본 발명의 가요성 광학 도파관의 제조 방법인 하나의 실시양태를 보여준다. 가요성 광학 도파관의 제조 방법에서, 도 1에 나타낸 바와 같이 광학 도파관(1)을 일반적으로 사용하는 종래의 제조 방법에 의해 우선 기판(2) 상에 형성시킨다. 그 후, 생성된 구조체를 수중에 침지시키고, 도 2에 나타낸 바와 같이 기판(2)으로부터 광학 도파관(1)을 박리시킨다. 도 3에 나타낸 바와 같이 박리된 광학 도파관(1)을 발포제를 함유하는 감압성 접착제층(4)의 표면에 (일시적으로) 결합시켜 지지체(3) 상에 형성시킨다. 그 후, (일시적으로) 결합된 상태의 광학 도파관(1)을 두 개의 말단 부분에서 절단시켜 도 4에 나타낸 바와 같이 소정의 길이로 만든다(본 도면에서, C는 절단면을 나타낸다). 그 후, 발포제 함유 감압성 접착제층(4)을 도 5에 나타낸 바와 같이 가열하여 발포시킨다. 상기 발포의 결과, 발포된 접착제층(4') 및 광학 도파관(1)의 사이에 밀착력은 감소된다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 소정의 길이로 절단된 광학 도파관(1)을 발포된 접착제층(4')으로부터 박리시킬 수 있다. 따라서, 가요성 광학 도파관(1)을 수득할 수 있다.
가요성 광학 도파관의 제조 방법에서, 발포제 함유 감압성 접착제층(4)에 결합된 광학 도파관(1)은 경화 동안 상기 감압성 접착제층(4)에 강력하게 고정된 상태이기 때문에, 매끈하게 마무리된 절단된 표면을 수득할 수 있다. 그 결과, 충분한 광 투과성을 보이는 가요성 광학 도파관(1)을 제조할 수 있다. 게다가, 기판(2)으로부터 광학 도파관(1)의 박리는 수중 침지에 의해 수행되고, 발포제 함유 감압성 접착제층(4)으로부터 광학 도파관의 박리는 가열에 의해 수행되기 때문에, 광학 도파관(1)의 박리는 위험한 화학물질 등을 사용하지 않고 안전하게 수행될 수 있으며, 이의 작업성 또한 양호하다.
더욱 구체적으로, 상술한 바와 같이, 종래의 통상적인 물질을 사용하여 기판(2) 상에 광학 도파관(1)을 형성함으로써, 수중에서 침지에 의해 기판(2)으로부터 광학 도파관(1)을 박리시킬 수 있다. 즉, 임의의 규소 웨이퍼, 이산화 규소 코팅된 규소 웨이퍼, 청색 판 유리, 합성 석영, 폴리이미드 수지 등을 기판(2)을 형성하기 위한 물질로서 사용할 수 있고, 열 저항성 및 광 투과성 둘 다에서 탁월한 불소화된 폴리이미드 등을 광학 도파관(1)의 언더클래딩층(11)을 형성하기 위한 물질로서 사용할 수 있다. 이러한 물질을 사용하여 광학 도파관(1)의 언더클래딩층(11)을 형성하고 기판(2)을 형성하는 경우, 언더클래딩층(11) 및 기판(2) 사이의 밀착력은 상당히 약하고, 물을 사용하여 상기 두 층은 쉽게 분리시킬 수 있다.
발포제 함유 감압성 접착제층(4)은 예를 들어, 감압성 접착제층 및 이에 혼입된 발포제를 포함한다. 상기 층(4)을 예를 들어, 지지대, 지지판, 또는 지지 시이트 같은 지지체(3)의 표면 상에 형성시킬 수 있다.
감압성 접착제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고무계 또는 아크릴계 같은 공지된 것을 사용할 수 있다. 이의 보기는 예를 들어 고무계 중합체(예컨대, 천연 고무 및 다양한 합성 고무; 아크릴산, 메타크릴산 등의 알킬 에스터의 중합체; 아크릴산, 메타크릴산 등의 알킬 에스터 50 내지 99.5중량%와 공중합가능한 다른 불포화 단량체 약 50 내지 0.5중량%의 공중합체인 아크릴 중합체 등)로부터 선택되는 5,000 내지 3,000,000의 중량 평균 분자량을 갖는 베이스 중합체; 및 필요에 따라 베이스 중합체에 혼입되는 가교결합제(예를 들어, 폴리아이소사이아네이트 화합물 또는 말라민 알킬 에터 화합물)를 포함한다. 가교결합제가 혼입되는 경우, 그 배합량은 일반적으로 베이스 중합체 100중량부당 약 0.1 내지 10중량부이다.
상기 발포제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 공지된 것을 사용할 수 있다. 그의 예는 탄산 암모늄, 탄산 수소 암모늄, 탄산 수소 나트륨, 아질산 암모늄, 수소화 붕소 나트륨 및 아자이드로 대표되는 무기 발포제; 아조비스아이소뷰티로나이트릴, 아조다이카본아마이드, 및 바륨 아조다이카복실레이트 같은 아조 화합물, 톨루엔설폰일하이드라자이드, 다이페닐 설폰 3,3'-다이설포하이드라진, 4,4'-옥시비스(벤젠설포하이드라진) 및 알릴비스(설포하이드라자이드) 같은 하이드라진 화합물, p-톨루일렌설폰일세미카바자이드 및 4,4'-옥시비스(벤젠설폰일세미카바자이드) 같은 세미카바자이드, 5-모르폴일-1,2,3,4-티아트라이아졸 같은 트라이아졸 화합물, 및 N,N'-다이나이토소펜타메틸렌테트라민 및 N,N'-다이메틸-N,N'-다이나이트로소테레프탈아마이드 같은 N-나이트로소 화합물 등으로 대표되는 유기 발포제 등을 포함한다. 감압성 접착제 등의 분산의 견지에서 마이크로캡슐화된 발포제를 사용하는 것이 바람직하다. 마이크로캡슐화된 발포제의 예는 미세구(microsphere)(마츠스모(Matsumoto) 유시-세이야쿠 코포레이션 리미티드에 의해 제조되는 F-30, F-50 및 F-70) 같은 시판품을 포함한다. 혼입되는 발포제의 양은 일반적으로 베이스 중합체의 100중량부당 5 내지 300중량부이다. 그러나, 사용된 발포제의 종류, 가열 조건 등에 따라 발포 특성이 상당히 크게 변하기 때문에 상기 발포제의 양은 범위가 한정되지 않고 적합하게 결정된다. 발포제 함유 감압성 접착제층(4)의 부피가, 발포를 통해 두 배 이상으로 증가되도록 발포제를 혼입시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한 발포 처리가 약 30초 내지 1분 동안 100 내지 150℃에서 가열에 의해 완결되도록 상기 시스템을 배합하는 것이 바람직하다.
발포제 함유 감압성 접착제층(4) 상에 형성되는 지지체(3), 예를 들어 지지 시이트는 또한 특별히 한정되지 않는다. 다양한 지지 물질 중에서 지지 시이트가 지지체(3)로서 사용되는 경우, 강도 등의 관점에서 상기 시이트는 바람직하게 폴리에스터 필름 또는 폴리프로필렌 필름 같이 상대적으로 경성이고 자기-지지성을 갖는 필름이다. 상기 필름의 두께는 바람직하게 10 내지 500㎛이다.
본 발명의 가요성 광학 도파관의 제조 방법은 하기에 보다 자세하게 설명된다.
우선, 광학 도파관(1)을 종래에 사용된 방법에 의해 기판(2) 상에서 형성시킨다. 구체적으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 폴리이미드 수지 전구체 용액(폴리(아마이드산)용액)을 건조물 기준으로 바람직하게 1 내지 30㎛, 특히 바람직하게 5 내지 15㎛의 두께로 기판(2)에 도포하여, 폴리이미드 수지 전구체 조성물을 포함하는 수지층을 형성하도록 건조시킨다. 상기 도포를 위해, 예를 들어 스핀 코팅 또는 캐스팅 같은 일반적인 필름-형성 방법을 사용할 수 있다. 이어, 상기 수지층을 비활성 대기에서 가열하여 수지층에 잔존 용매를 완전하게 제거시키고, 폴리이미드 수지 전구체의 이미드화를 완결시킨다. 따라서, 폴리이미드 수지로 제조된 언더클래딩층(11)이 기판(2) 상에 형성된다.
그 후, 도 8에 나타낸 바와 같이, 언더클래딩층(11)보다 높은 굴절률을 갖는 층을 제공하는 물질을 포함하는 감광성 폴리이미드 수지 전구체 용액(감광성 폴리(아마이드산)바니쉬)를 건조물 기준으로 바람직하게 2 내지 30㎛, 특히 바람직하게 6 내지 10㎛의 두께로 언더클래딩층(11) 상에 도포한다. 상기 코팅층을 예비건조시켜 후에 코어층(12)이 되는 감광성 폴리이미드 수지 전구체층(12a)을 형성시킨다. 그 후, 도 9에 나타낸 바와 같이, 필요한 패턴을 수득하도록 포토마스크(M)를 감광성 폴리이미드 수지 전구체층(12a) 상에 탑재시키고 포토마스크(M) 상으로부터 자외선(L)을 적용시킨다. 본 발명에서 자외선(L)으로 방사시 노출량이 5 내지 50mJ/㎠인 경우, 충분한 해상도가 획득된다. 그 후, 노출후 베이킹(Post Exposure Bake: PEB)라고 불리는 노출에 이은 열처리를 광반응을 완결하기 위해 수행하고, 현상액으로 현상한다(습윤 처리 방법). 현상에 의해 수득된 필요한 패턴은 일반적으로 상기 패턴을 이미드화하기 위해 열 처리를 한다. 상기 처리는 일반적으로 300 내지 400℃의 온도에서 수행되어 용매를 제거하고, 진공 하에서 또는 질소 대기에서 경화 반응을 수행한다. 이미드화를 통해, 폴리이미드 수지를 포함하는 패턴화된 코어층(12)을 도 10에 나타낸 바와 같이 형성시킨다.
상기 현상에서 사용하는 현상액은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 알콜의 알칼리성 수성 용액이 사용된다. 보다 구체적으로, 양호한 해상도 및 현상 속도의 용이한 제어라는 관점에서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 및 에탄올의 혼합 수용액이 바람직하게 사용된다. 상기 혼합된 수성 용액에서, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드의 비율은 2 내지 10중량%의 범위로, 또한 에탄올의 비율은 40 내지 50중량%의 범위로 각각 조절하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 코어층(12)보다 굴절률이 낮은 층을 이루는 층-형성 재료를 포함하는 폴리이미드 수지 전구체 용액을 건조물의 최대 막 두께가 바람직하게는 1 내지 30㎛, 특히 바람직하게 5 내지 15㎛이 되도록 상기 코어층(12) 상에 도포하고, 이어 건조시켜 폴리이미드 수지 전구체 조성물을 포함하는 수지층을 형성한다. 이어서, 상기 언더클래드층(11)의 경우 비활성 대기에서 상기 수지층을 가열하여 상기 수지층에서 잔존 용매를 완전하게 제거시키고, 폴리이미드 수지 전구체의 이미드화를 완결시킨다. 따라서, 코어층(12)을 둘러싸도록 폴리이미드 수지를 포함하는 오버클래드층(13)을 형성시켜, 도시한 바와 같이 기판(2) 상에 광학 도파관(1)을 형성시킨다. 오버클래딩층(13)의 형성으로 종결되는 상술한 절차가 종래부터 일반적으로 실시되고 있는 광학 도파관의 제조 방법이다. 한편, 도 11는 도 1의 X-X 단면도이다.
본 발명의 특징은 하기 단계에 있다. 즉, 상술한 방식(도 1 참조)으로 수득된 기판(2) 상에 형성된 광학 도파관(1)을 물에 침지시켜, 광학 도파관(1) 및 기판(2) 사이의 밀착력을 감소시킨다. 이 때, 광학 도파관(1)을 갖는 기판(2)이 수중에서 또는 물에서 꺼내진 직후에, 도 2에 나타낸 바와 같이 광학 도파관(1)을 기판(2)으로부터 박리시킨다. 박리 후, 광학 도파관(1)의 표면에 있는 수분을 건조 등으로 제거시킨다.
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 발포제 함유 감압성 접착제를 상기 지지체(3)의 표면에 도포하여, 발포제 함유 감압성 접착제층(4)을 형성한다. 밀착력의 향상 및 절단시의 안정성의 관점에서, 그 두께는 바람직하게는 10 내지 300㎛, 특히 바람직하게 25 내지 200㎛으로 한다.
상기 광학 도파관(1)을 상기 발포제 함유 감압성 접착제층(4)의 표면에 가압 하고, (일시적으로) 결합시킨다. 그 후, 광학 도파관(1)을 고정시킨 후, 상기 일시적으로 결합된 상태의 광학 도파관을 도 4에 나타낸 바와 같이 소정의 길이로 절단한다(본 도면에서, C는 절단면이다). 이 절단에 사용하기 위한 절단 수단은 특별히 제한되지 않고, 그의 예로서 다이싱 톱을 포함한다.
이어서, 광학 도파관(1)을 절단시켜 생성시킨 구조체를 가열한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 가열에 의해 발포제 함유 감압성 접착제층(4)이 발포된다. 그 결과, 광학 도파관(1)과의 접촉 면적이 감소되고, 따라서 발포된 접착제층(4') 및 광학 도파관(1) 사이의 밀착력이 감소된다. 결과적으로, 도 6에 나타내는 바와 같이 광학 도파관(1)을 발포된 결합층(4')으로부터 쉽게 박리시킬 수 있다. 상기 광학 도파관(1)을 박리시켜 가요성 광학 도파관(1)로서 수득한다. 가열에 사용되는 수단은 특별히 한정되지 않고, 그의 예는 드라이 오븐(dry oven) 및 핫 플레이트(hot plate)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 100 내지 150℃에서 약 30초 내지 1분 동안 가열하는 것이 바람직하다.
수득된 가요성 광학 도파관(1)의 예는 선형 광학 도파관, 벤드(bend) 광학 도파관, 교차 광학 도파관, Y-분지 광학 도파관, 슬래브(Slab) 광학 도파관, 마하-젠더(Mach-Zehnder) 유형 광학 도파관, AWG(Alley Wave Guide)형 광학 도파관, 회절 광학 도파관, 및 광학 도파관 렌즈를 포함한다. 이러한 광학 도파관을 이용한 광학 소자의 예는 파장 필터, 광학 스위치, 광학 분지 장치, 광학 멀티플렉서, 광학 멀티플렉서/디멀티플렉서, 광학 증폭기, 파장 모듈레이터, 파장 분할 멀티플렉서, 광학 스플리터(splitter), 방향성 결합기, 및 레이저 다이오드 또는 포토다이 오드를 하이브리드-집적한 광학 투과 모듈을 포함한다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더욱 자세하게 예시될 것이지만, 본 발명은 이를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
실시예
폴리(아마이드산) 용액
교반기를 구비한 500mL의 분리가능한 플라스크 내에서, 산 다이안하이드라이드인 2,2-비스(3,4-다이카복시페닐)헥사플루오로프로페인 다이안하이드라이드(6FDA) 26.66g(0.06몰), 및 2,2'-비스(트라이플루오로메틸)벤즈이딘(BTFB) 18.54g(0.058몰)을 유기용매인 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc) 182.85g(2.10몰)에 용해시켰다. 그 후, 생성된 용액을 실온(25℃)에서 10시간 동안 교반시켜 폴리(아마이드산)용액 (폴리이미드 수지 전구체 용액)을 제작했다.
이어서, 열처리 후 두께가 15㎛이 되도록 상기 폴리(아마이드산) 용액을 두께 525㎛의 규소 웨이퍼 기판 상에 스핀 코팅법으로 도포하였다. 도포된 상기 용액을 90℃에서 건조시켜, 폴리이미드 수지 전구체 조성물을 포함하는 수지층을 형성하였다. 그 후, 상기 수지층을 진공 하에서 385℃에서 가열하여 상기 수지 필름에서 잔존 용액을 완전히 제거시키고, 폴리이미드 수지 전구체의 이미드화를 완결시켰다. 따라서, 두께 15㎛의 언더클래딩층(굴절률, 1.51)이 규소 웨이퍼-기판 상에 형성되었다.
이어서, 상기 언더클래드층 상에 코어층을 형성하기 위해, 코어층 형성을 위 한 물질로서 감광성 폴리이미드 수지 전구체 용액을 하기 방식으로 제조하였다. 상술한 폴리(아마이드산) 용액에 1-에틸-3,5-다이메톡시카본일-4-(2-나이트로페닐)-1,4-다이하이드로피리딘을 감광제로서 상기 폴리(아마이드산) 용액의 고형 성분을 기준으로 2중량%의 양으로 첨가하였다. 추가적으로, 중량 평균 분자량 500의 폴리에틸렌 글라이콜 다이메틸 에터를 용해 조절제로서 상기 폴리(아마이드산) 용액의 고형 성분을 기준으로 30중량%의 양으로 첨가하였다. 따라서, 감광성 폴리이미드 수지 전구체 조성물이 용액(감광성 폴리이미드 수지 전구체 용액)으로서 수득되었다.
그 후, 감광성 폴리이미드 수지 전구체 용액을 언더클래딩층 상에 도포하고, 언더클래딩층의 형성과 동일한 방식으로 90℃에서 건조시켜 감광성 폴리이미드 수지 전구체 조성물을 포함하는 감광성 폴리이미드 수지 전구체층을 형성하였다. 소정의 포토마스크(라인 폭 6㎛ X 길이 50㎜ X 간격 0.2㎜)를 상기 감광성 폴리이미드 수지 전구체층 상에 탑재시키고, 상기 포토마스크의 상부로부터 30 mJ/㎠의 양으로 자외선에 노출시켰다. 또한, 170℃에서 10분 동안 노출-후 가열을 수행하였다.
테트라메틸암모늄 하이드록사이드 2 내지 10% 및 에탄올 40 내지 50%를 함유하는 수용액을 현상액으로 사용하여 상기 층을 35℃에서 현상하고, 노출되지 않은 면적을 용해시켰다. 이어서, 상기 층을 물로 세정하여 네거티브(negative) 이미지를 갖는 패턴을 형성시켰다. 상기 패턴을 진공 하에서 330℃에서 가열하여 폴리이미드 수지 전구체의 이미드화를 완결시켰다. 따라서, 소정의 패턴을 갖는 코어층( 굴절률, 1.52)이 형성되었다. 형성된 상기 코어층은 6㎛ X 6㎛의 크기의 횡단면을 갖는다.
이어서, 언더클래딩층을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 코어층 상에 오버클래딩층을 형성하기 위한 물질로서 상술한 폴리(아마이드산) 용액(폴리이미드 수지 전구체 용액)을 사용하였다. 즉, 열 처리 후 15㎛의 두께가 되는 양으로 상기 폴리(아마이드산) 용액을 스핀 코팅으로써 도포하고, 이어 90℃에서 건조시켜 폴리이미드 수지 전구체 조성물을 포함하는 수지 필름을 형성하였다. 그 후, 상기 수지 필름을 진공 하에서 330℃에서 가열하여 수지 필름에서 잔존 용액을 완전히 제거하고, 폴리이미드 수지 전구체의 이미드화를 완결시켰다. 그 결과, 최대 두께 20㎛를 갖는 오버클래딩층(굴절률, 1.51)을 코어층을 둘러싸도록 형성하였다. 따라서, 폴리이미드 수지로 구성된 광학 도파관이 규소 웨이퍼 기판 상에 제조되었다.
광학 도파관을 탑재한 규소 웨이퍼 기판을 25℃ 물에서 5분 동안 침지시키고, 광학 도파관을 수중에서 기판으로부터 박리시켰다. 그 후, 상기 광학 도파관을 물에서 꺼내어 25℃ 대기에서 자연 건조시켰다.
발포제 함유 감압성 접착제
뷰틸 아크릴레이트 100중량부 및 아크릴산 2중량부로 제조한 공중합체 100중량부(중량 평균 분자량, 약 800,000)를 폴리아이소사이아네이트 가교결합제 2중량부 및 미세구(마츠모토 유시-세이야쿠 코포레이션, 리미티드에서 제조한 F-30) 30중량부와 함께 톨루엔 중에서 용해시켰다. 생성된 혼합물을 교반에 의해 균질화시 켜 발포제 함유 감압성 접착제를 제조하였다.
이어서, 발포제 함유 감압성 접착제를 두께 100㎛의 폴리에스터 필름의 한 쪽 면 상에 도포하고, 25℃ 대기에서 자연 건조시켜 두께 30㎛의 발포제 함유 감압성 접착제를 형성하였다.
광학 도파관을 발포제 함유 감압성 접착제의 표면에 가압하고 일시적으로 결합시켰다. 길이 40㎜의 광학 도파관이 산출되도록, 이러한 일시적으로 결합된 상태의 광학 도파관을 두 개의 말단부에서 다이싱 톱으로 절단시켰다. 상기 절단은 다이싱 톱날이 발포제 함유 감압성 접착제에 도달하는 깊이로 수행되었다.
이어서, 광학 도파관이 절단되어 생성된 구조체를 120℃에서 30초 동안 핫 플레이트에서 가열하였다. 그 결과, 발포제 함유 감압성 접착제 층이 형성되었다. 그 후, 상기 구조체를 가열기로부터 꺼내고, 두 개의 말단부가 절단된 광학 도파관을 핀셋으로 집어서 발포된 접착층으로부터 박리시켰다. 상기 박리 단계는 용이하였다.
수득된 가요성 광학 도파관을 1.55㎛의 파장에서 컷백(cut back) 방법에 의해 광 전파 손실에 대해 조사하였다. 그 결과, 광학 도파관은 매우 적은 값인 0.5dB/cm의 광 전파 손실을 갖는 것으로 밝혀졌다. 즉, 상기 예로 충분한 광 투과성을 갖는 가요성 광학 도파관을 수득할 수 있다.
본 발명은 그의 구체적인 실시양태를 참고하여 자세하게 개시되어 있지만, 당분야의 숙련자들에게 다양한 변화 및 개선은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남 없이 그 안에서 제조될 수 있음이 명백할 것이다.
본 출원은 본원에서 전체가 참조로서 인용되는 2004년 7월 12일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제 2004-204916 호를 기준으로 한다.
본 발명에 의해, 광학 분야에서 광범위하게 사용되는, 절단 시 분리되지 않고, 물 및 열처리에 의해 안전하게 분리되는 가요성 광학 도파관을 쉽게 제조할 수 있다는 효과가 있다.
Claims (12)
- 광학 도파관이 탑재된 기판을 수중에 침지시켜 광학 도파관 및 기판 사이의 밀착력을 감소시키고, 기판으로부터 광학 도파관을 박리시키는 단계;발포제를 함유하는 감압성 접착제층의 표면에 박리된 광학 도파관을 일시적으로 결합시키는 단계;일시적으로 결합된 광학 도파관을 소정의 길이로 절단시키는 단계;절단 단계 후에 발포제 함유 감압성 접착제층을 가열에 의해 발포시켜 발포된 접착제층 및 광학 도파관 사이에 밀착력을 감소시키는 단계; 및소정의 길이로 절단된 광학 도파관을 발포된 접착제층으로부터 박리시키는 단계를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,기판이 규소 웨이퍼, 이산화규소로 코팅된 규소 웨이퍼, 청색 판 유리, 합성 석영, 및 폴리이미드 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,기판 상에 형성된 광학 도파관이, 기판 상에 배치된 언더클래딩층; 및 언더클래딩층 상에 배치된 패턴화된 코어층을 적어도 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방 법.
- 제 3 항에 있어서,언더클래딩층이 불소화된 폴리이미드를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,패턴화된 코어층이 언더클래딩층보다 높은 굴절률을 갖는 폴리이미드를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,광학 도파관이 추가적으로 패턴화된 코어층을 둘러싸도록 배치된 오버클래딩층을 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,오버클래딩 층이 패턴화된 코어층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 폴리이미드를 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,감압성 접착제층에 함유된 발포제가 마이크로캡슐화된 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,발포제 함유 감압성 접착제층의 발포를 위한 가열이 100 내지 150℃에서 30초 내지 1분 동안 실시되는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,발포제 함유 감압성 접착제층을 지지체에 의해 지지하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,지지체가 폴리에스터 또는 폴리프로필렌을 포함하는 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,지지체의 두께가 10 내지 500㎛인 가요성 광학 도파관의 제조 방법.
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