JP2006030919A

JP2006030919A - 光導波路の作成方法

Info

Publication number: JP2006030919A
Application number: JP2004213772A
Authority: JP
Inventors: Genji Imai; 玄児今井
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-02
Also published as: KR20060046579A; US7310467B2; CN100426027C; US20060018615A1; KR100687260B1; CN1725048A

Abstract

【課題】光導波路用の作成方法を開発する。
【解決手段】剥離可能な基材表面にネガ型感エネルギー線性材料又はポジ型感エネルギー線性材料を塗布、エネルギー線照射、現像を行ってコア層を形成し、次いでコア層及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層形成用材料を塗布し、クラッド層を形成した後、該剥離可能な基材をコア層及びクラッド層から剥離してコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成する光導波路の作成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、光集積回路として好適に使用できるコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路の作成方法に関するものである。

近年、光通信システムやコンピュータにおける情報処理の大容量化および高速化の要求から、光の伝送媒体として光導波路が注目されている。

光導波路の製造方法としては、例えば、表面に凹溝を有する第１のクラッド部材を準備する工程と、第１のクラッド部材の上に第１の液状高分子材料を塗布し、凹溝および凹溝周辺を覆う工程と、塗布した第１の液状高分子材料を熱処理して、表面に凹溝周辺よりも凹溝で低くなる窪みを有し、かつ、窪み深さが凹溝周辺での厚さと比べて同等もしくは大きいコア部材を形成する工程と、第１のクラッド部材およびコア部材の上に第２の液状高分子材料を塗布する工程と、塗布した第２の液状高分子材料を熱処理して、第２のクラッド部材を形成する工程とを含む光導波路素子の製造方法が公知である（特許文献１参照）。

このような製造方法では、コア部表面にクラッド層のない光導波路を形成することはできない。

また、コア部材の一部がクラッド部材で被覆されていない光導波路の製造方法としては、例えば、基板上に感光性材料からなる膜を形成し、次いで該膜に光導波路コアパターンを露光し、その後コアパターンとなる前記感光性材料又はその誘導体を安定化する光導波路の製造方法が公知である（特許文献２）。

該方法は、コアの上層面及び下層面が感光性材料からなる膜（クラッド層の相当）で被覆されない光導波路が形成され、このような方法では、コアの上層面又は下層面がクラッド層で被覆された光導波路は製造できない。

特開2002-350661号公報特開2003-14966号号公報

本発明の目的は、コア層及びクラッド層で構成された光導波路であって、クラッド層内にコア層が設けられ、そしてコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路の作成方法を提供することにある。

本発明にかかる光導波路の作成方法は、剥離可能な基材表面にコア層を形成し、次いでコア層の表面及び剥離可能な基材表面にクラッド層を形成した後、該剥離可能な基材をコア層及びクラッド層から剥離してコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成することを特徴とする。

本発明にかかる光導波路の作成方法は、剥離可能な基材表面にネガ型感エネルギー線性材料又はポジ型感エネルギー線性材料を塗布、エネルギー線照射、現像を行ってコア層を形成し、次いでコア層及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層形成用材料を塗布し、クラッド層を形成した後、該剥離可能な基材をコア層及びクラッド層から剥離してコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない方法である。

本発明にかかる光導波路の作成方法は、剥離可能な基材表面に感エネルギー線性屈折率変化性材料を塗布し、次いでエネルギー線照射を行って屈折率パターン層を形成し、次いで該屈折率パターン層表面にクラッド層を形成した後、該剥離可能な基材を屈折率パターン層から剥離して屈折率パターン層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成する方法である。

本発明にかかる光導波路の作成方法は、コア層の上層面とクラッド層の上層面又はコア層の下層面とクラッド層の下層面との境界層面の高さの差が０．１μｍ以下が好ましい。

本発明によれば、クラッド層内にコア層が設けられ、そしてコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていないものが作成でき、しかもコア層の上層面とクラッド層の上層面又はコア層の下層面とクラッド層の下層面との境界層面の高さの差が０．１μｍ以下のものが作成できる。

次に、本発明の一実施の形態について説明する。

本発明にかかわる光導波路の作成方法について、図を用いて以下に説明する。

まず、請求項１及び２に記載の方法について以下に説明する。

図１は、剥離可能な基材（ａ）表面にネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）を塗布、エネルギー線照射、現像を行ってコア層（ｃ）を形成し、次いでコア層（ｃ）及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層（ｄ）形成用材料を塗布し、クラッド層（ｄ）を形成した後、該剥離可能な基材（ａ）をコア層（ｂ）及びクラッド層（ｄ）から剥離してコア層（ｂ）の上層面（ｅ）又は下層面（図示していない。）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない方法についての概略断面図である。

図１は、剥離可能な基材（ａ）表面にネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）を塗布（図１の１参照）、エネルギー線照射（図１の２参照）、現像を行ってコア層（ｃ）（図１の３参照）を形成し、次いでコア層（ｃ）及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層（ｄ）形成用材料を塗布し（図１の４参照）、クラッド層（ｄ）を形成した後、該剥離可能な基材（ａ）をコア層（ｃ）及びクラッド層（ｄ）から剥離してコア層（ｃ）の上層面（ｅ）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない（図１の６参照）方法についての概略断面図である。図１の５は図１の４を逆にひっくり返した図である。勿論、逆にせずに、図１の４の剥離可能な基材（ａ）を直接剥離することも可能である。図１の５のように図１の４を逆にひっくり返したものは、上層面（ｅ）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない光導波路となり、一方、上記したようにひっくり返さないで剥離したものは、下層面（上層面ｅに相当）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない光導波路となる（以下同様の意味を示す。）。
図１の６のｊはクラッド層（ｄ）の表面を示す。図１の６のｅはコア層（ｃ）の表面を示す。

剥離可能な基材（ａ）としては、例えば、また、粘着剤層の片面（ポリ塩化ビニルフィルム層でない面）に、例えば、シリコン、ワックス、弗素樹脂などの離型剤で処理した紙、金属シート、プラスチックシート、ガラス板あるいはそれ自体離型性を示すシート（ＰＥＴなど）などの離型性基材が使用できる。

ネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）としては、該材料から形成される被膜が、可視光線、紫外線や熱線等のエネルギー線が照射された被膜箇所が硬化し現像液に不溶性となり、一方、未照射の個所が現像液により溶解することにより、コア層を形成することができる、従来から公知のものが使用できる。

材料（ｂ）は、基材（ａ）に塗装又は印刷してコア層となる被膜を形成することができる。その塗装や印刷の方法としては、例えば、ローラー法、スプレー法、カーテンロール法、シルクスクリーン法などにより行うことができる。

また、熱線としては、例えば、半導体レーザー（８３０ｎｍ）、ＹＡＧレーザー（１．０６μｍ）等が挙げられる。

現像は、水処理、有機溶剤処理で処理を行うか、又は材料（ｂ）がアニオン性の場合にはアルカリ性現像液で処理がおこなわれ、また、カチオン性の場合には酸性現像液で処理を行うことができる。これらの現像処理は従来から公知の方法でおこなうことができる。

クラッド層（ｄ）形成用材料としては、例えば、コア層の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層を形成する材料であれば特に制限なしに、例えば、熱可塑性樹脂、硬化型樹脂など従来から公知の樹脂が使用できる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シロキサン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、オキセタン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリフェニルサルファイド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ＰＥＴ系樹脂、フェノールノボラック系樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリエーテルニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミド１１、ポリオレフィン・マレイミド共重合体、アラミド系樹脂、液晶ポリマー（ポリアセタールコポリマー、旭化成工業株式会社製、商品名、テナックシリーズ）、ポリエーテルケトン系樹脂、シアナート系樹脂などが挙げられる。

硬化型樹脂としては、熱硬化型樹脂、常温硬化型樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂などが挙げられる。活性エネルギー線硬化型樹脂を使用する場合には、被膜に全面照射させる。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、上記したネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）と同じものが使用できる。

クラッド層（ｄ）の形成は、該クラッド層（ｄ）形成用材料をドライフィルム（必要に応じてベースフィルムを使用してもよい）とし、このドライフィルムをコア層（ｂ）の表面に熱ラミネートしてクラッド層（ｄ）を形成することもできる。
最終的に形成されたクラッド層（ｂ）の屈折率は、コア層（ｃ）の屈折率との差が０．１％以上低いことが好ましい。

図２は、剥離可能な基材（ａ）表面にコア層となるポジ型感エネルギー線性材料（ｆ）を塗布（図２の１参照）、エネルギー線照射（図２の２参照）、現像を行ってコア層（ｇ）（図２の３参照）を形成し、次いでコア層（ｈ）及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層（ｄ）形成用材料を塗布し（図２の４参照）、クラッド層（ｄ）を形成した後、該剥離可能な基材（ａ）をコア層（ｈ）及びクラッド層（ｄ）から剥離してコア層（ｈ）の上層面（ｉ）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない（図２の６参照）方法についての概略断面図である。図２の５は図２の４を逆にひっくり返した図である。勿論、逆にせずに、図２の４の剥離可能な基材（ａ）を直接剥離することも可能である。図２の６のｊはクラッド層（ｄ）の表面を示す。図２の６のｉはコア層（ｈ）の表面を示す。

図２に記載の方法は、図１に記載の方法において、ネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）に代えて、ポジ型感エネルギー線性材料（ｆ）を使用した以外は上記と同じ方法なので、ネガ型とポジ型との違いについて説明する以外は省略する。
ポジ型感エネルギー線性材料（ｆ）としては、該材料から形成される被膜が、紫外線、可視光線や熱線等のエネルギー線が照射（図２の２参照）された被膜箇所が分解することにより現像液による溶解性が異なり、現像処理を行うことによりコア層（ｈ）（図２の３参照）を形成することができるものであれば、従来から公知のものを特に制限なしに使用することができる。

本発明において、特にコア層の上層面（ｅ又はｉ）とクラッド層の上層面（ｊ）又はコア層の下層面（図示なし）とクラッド層の下層面（図示なし）との境界層面の高さの差（図３参照）が０．１μｍ以下であることが好ましい。この差を小さくするには、例えば、剥離可能な基材（ａ）として平滑な表面を有する基材を使用すること、ネガ型感エネルギー線性材料又はポジ型感エネルギー線性材料などの液状材料を塗布、エネルギー線照射、現像を行ってコア層を形成すること、液状熱硬化型樹脂、液状常温硬化型樹脂、液状活性エネルギー線硬化型樹脂を使用してクラッド層（ｄ）を形成するなどの方法が好ましい。

次に請求項３に記載の方法について以下に説明する。

図４は、剥離可能な基材（ａ）表面に感エネルギー線性屈折率変化性材料を塗装して該層（ｋ）を塗布し、次いでエネルギー線照射を行って屈折率パターン層（ｌ）（コア層（ｍ）及びクラッド層（ｎ））を形成し、次いで該屈折率パターン層（ｌ）表面にクラッド層（ｐ）を形成した後、該剥離可能な基材（ａ）を屈折率パターン層（ｌ）から剥離して屈折率パターン層（ｌ）の上層面又は下層面（図示していない。）がクラッド層で被覆されていない光導波路の作成方法の概略図である。

該作成方法において、剥離可能な基材（ａ）、エネルギー線照射などで使用するものや方法については、上記したと同じものや方法で行うことができる。

感エネルギー線性屈折率変化性材料（ｋ）としては、従来から公知のものを特に制限なしに使用することができる。このような感エネルギー線性屈折率変化性材料（ｋ）としては、例えば、通常、フォトブリーチングと呼ばれている方法で使用されている材料が使用でき、例えば、感光性ポリシラン、感光性ポリイミド、感光性ポリシラン／ポリシラザン、酸性又は塩基性分解性化合物／酸又は塩基に対して非分解性化合物／感エネルギー線酸又は塩基発生剤などが挙げられる。

以下、本発明について実施例を挙げて説明する。但し、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
剥離可能な基材（ａ）（シリコン処理した平滑な面を有するＰＥＴシート（１ｍｍ））の表面にネガ型感エネルギー線性材料（ｂ）（アクリル樹脂（樹脂酸価２９３ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン／アクリル酸＝８０／２０重量比）にグリシジルメタクリレート１２５重量部を反応させてなる光硬化性樹脂（樹脂固形分５５重量％、プロピレングリコールモノメチルエーテル有機溶媒、樹脂酸価６５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量約２万）１００部（固形分）に光重合性開始剤（ＣＧＩー７８４、商品名、チバガイギー社製、チタノセン化合物）３部、光増感剤（ＮＫＸ−１５９５、日本感光色素株式会社）１部を配合した感光液）を塗布、エネルギー線照射（アルゴンレーザー（発振線４８８ｎｍ）７０ｍＪ／ｃｍ^２）、現像（アルカリ現像液（炭酸ナトリウム水溶液０．２５重量％））を行ってコア層（ｃ）を形成し、次いでコア層（ｃ）及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層（ｄ）形成用材料（上記（ｂ）において、アクリル樹脂としてメチルメタクリレート／ブチルメタクリレート＝８０／２０を使用した以外は該（ｂ）と同じものを使用した）を塗布し、クラッド層（ｄ）を形成した後、エネルギー線照射（アルゴンランプ７０ｍＪ／ｃｍ^２）を全面照射してクラッド層（ｄ）を硬化させた後、該剥離可能な基材（ａ）をコア層（ｂ）及びクラッド層（ｄ）から剥離してコア層（ｂ）の上層面（ｅ）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない光導波路を形成した。得られた光導波路のコア層（ｂ）及びクラッド層（ｄ）の上面の高さの差（ｊとｈの差）は０．１μｍで良好であった。また、これらの界面に隙間などがなく良好であった。

実施例２
剥離可能な基材（ａ）（シリコン処理した平滑な面を有するＰＥＴシート（１ｍｍ））の表面にポジ型感エネルギー線性材料（ｂ）（テトラヒドロフラン２００部／Ｐーヒドロキシスチレン６５部／ｎ−ブチルアクリレート２８部／アクリル酸１１部の分子量約５２００反応物にジビニルエーテル化合物（ビスフェノール化合物１モルと２ークロロエチルビニルエーテル２モルとの縮合物）６０部、ＮＡＩー１０５（光酸発生剤、みどり化学株式会社製、商品名）１０部及び光増感色素としてＮＫＸー１５９５（光増感色素、日本感光色素社製、クマリン系色素、商品名）１．５部を配合した感光液）を塗布、エネルギー線照射（アルゴンレーザー（発振線４８８ｎｍ）７０ｍＪ／ｃｍ^２）、現像（アルカリ現像液（炭酸ナトリウム水溶液０．２５重量％））を行ってコア層（ｃ）を形成し、次いでコア層（ｃ）及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層（ｄ）形成用材料（実施例１で使用したクラッド層（ｂ）形成用材料と同じもの）を塗布し、クラッド層（ｄ）を形成した後、エネルギー線照射（アルゴンランプ７０ｍＪ／ｃｍ^２）を全面照射してクラッド層（ｄ）を硬化させた後、該剥離可能な基材（ａ）をコア層（ｂ）及びクラッド層（ｄ）から剥離してコア層（ｂ）の上層面（ｅ）がクラッド層（ｄ）で被覆されていない光導波路を形成した。得られた光導波路のコア層（ｂ）及びクラッド層（ｄ）の上面の高さの差（ｊとｈの差）は０．１μｍで良好であった。また、これらの界面に隙間などがなく良好であった。

本発明に係わる光導波路の作成方法の工程概略図を示す（コア層形成用材料として、ネガ型感エネルギー線性材料を使用した。請求項２に記載の方法）。本発明に係わる光導波路の作成方法の工程概略図を示す（コア層形成用材料として、ポジ型感エネルギー線性材料を使用した。請求項２に記載の方法）。コア層の上層面（ｅ又はｉ）とクラッド層の上層面（ｊ）との境界層面の高さの差を示す。本発明に係わる光導波路の作成方法の工程概略図を示す（請求項３に記載の方法）。

符号の説明

ａ：剥離可能な基材
ｂ：ネガ型感エネルギー線性材料
ｃ：コア層
ｄ：クラッド層
ｅ：コア層（ｃ）の上層面
ｆ：ポジ型感エネルギー線性材料
ｇ：コア層
ｈ：コア層
ｉ：コア層（ｈ）の表面
ｊ：クラッド層（ｄ）の表面
ｋ：感エネルギー線性屈折率変化性層
ｌ：屈折率パターン層
ｍ：コア層
ｎ：クラッド層
ｐ：クラッド層

Claims

剥離可能な基材表面にコア層を形成し、次いでコア層の表面及び剥離可能な基材表面にクラッド層を形成した後、該剥離可能な基材をコア層及びクラッド層から剥離してコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成することを特徴とする光導波路の作成方法。
剥離可能な基材表面にネガ型感エネルギー線性材料又はポジ型感エネルギー線性材料を塗布、エネルギー線照射、現像を行ってコア層を形成し、次いでコア層及びクラッド層となる部分にコア層の屈折率よりも低い屈折率となるクラッド層形成用材料を塗布し、クラッド層を形成した後、該剥離可能な基材をコア層及びクラッド層から剥離してコア層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成する請求項１に記載の光導波路の作成方法。
剥離可能な基材表面に感エネルギー線性屈折率変化性材料を塗布し、次いでエネルギー線照射を行って屈折率パターン層を形成し、次いで該屈折率パターン層表面にクラッド層を形成した後、該剥離可能な基材を屈折率パターン層から剥離して屈折率パターン層の上層面又は下層面がクラッド層で被覆されていない光導波路を作成する請求項１に記載の光導波路の作成方法。
コア層の上層面とクラッド層の上層面又はコア層の下層面とクラッド層の下層面との境界層面の高さの差が０．１μｍ以下である請求項１又は２に記載の光導波路の作成方法。