JPWO2012070585A1 - 光導波路 - Google Patents

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Abstract

本発明は、基材１上に、下部クラッド層２、厚み方向にテーパを有するコアパターン３、上部クラッド層４が順に積層してなる光導波路であって、下部クラッド層２が切り欠き部５を有する光導波路、又は、基材１上に、下部クラッド層２、厚み方向にテーパを有するコアパターン３、上部クラッド層４が順に積層してなる光導波路であって、下部クラッド層２上にダミー層を有する光導波路であり、光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できる光導波路を提供する。

Description

本発明は光導波路に関し、特に、光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できる光導波路に関する。
情報容量の増大に伴い、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータやサーバ内の情報処理にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。具体的には、ルータやサーバ装置内のボード間あるいはボード内の短距離信号伝送に光を用いるために、光伝送路として、光ファイバに比べ、配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な光導波路が用いられている。
また、光導波路は、光学製品のデバイスとして用いられる際、他の光学素子、例えば光ファイバと接続して用いられることがあり（例えば、特許文献１）、またフォトダイオードやレーザーダイオードと接続する際に、フォトダイオードに光を入射する径は小さく、レーザーダイオードから光を受光する径は大きくする必要があった（例えば、特許文献２）。このため、光導波路と光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できることが求められる。
特開２００１−４２１４９ 国際公開Ｗ０２００７−０２６６０１
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できる光導波路を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、光導波路の下部クラッド層に切り欠き部を設けるか、又はダミーコアやダミークラッドを設けることにより、上部クラッド層又は光導波路の厚さにテーパを付けたり、テーパが付かないように厚さが調整できることを見出した。そして、かかる知見により上記課題を解決することを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、基材上に、下部クラッド層、厚み方向にテーパを有するコアパターン、上部クラッド層が順に積層してなる光導波路であって、前記下部クラッド層が切り欠き部を有する、又は、前記下部クラッド層上にダミー層を有する光導波路を提供するものである。
本発明の光導波路は、特に、厚み方向にテーパを有するコアパターンを有する光導波路において、光導波路の厚さにテーパが付けられたり、テーパが付かないように厚さが調整されているため、光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できる。
本発明の光導波路の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路の他の一例を示す側面図である。
本発明の光導波路を、図１〜１６を用いて説明する。
本発明の光導波路は、図１〜９に示すように、基材１上に、下部クラッド層２、厚み方向にテーパを有するコアパターン３、上部クラッド層４が順に積層してなる光導波路であって、下部クラッド層２が切り欠き部５を有する構造である。
本発明の光導波路は、図２，５，８に示すように、コアパターン３のテーパの薄い側に、厚い側より大きい面積の切り欠き部５を有しても良い。
また、図３，６，９に示すように、コアパターン３のテーパの薄い側の先端よりも先のコアパターンが無い部分に、切り欠き部５を有しても良い。
本発明の光導波路は、図１〜３に示すように、上部クラッド層４が厚み方向にテーパを有し、該テーパが、コアパターンのテーパと同方向に向かって薄くなる形状であっても良い。
本発明の光導波路は、図４〜９に示すように、下部クラッド層２の切り欠き部５に、ダミーコア６を有しても良い。
この場合、ダミーコア６の配線密度によって図４〜６に示すように、上部クラッド層４を基板面と平行にしたり、図７〜９に示すように、上部クラッド層４が厚み方向にテーパを有し、該テーパが、コアパターン３のテーパと逆方向に向かって薄くなる形状にすることもできる。
本発明の光導波路は、図１０〜１５に示すように、基材１上に、下部クラッド層２、厚み方向にテーパを有するコアパターン３、上部クラッド層４が順に積層してなる光導波路であって、下部クラッド層２上にダミー層７を有する構造であっても良い。
本発明の光導波路は、図１１，１３に示すように、コアパターン３のテーパの厚い側に、薄い側より大きい面積のダミー層７を有しても良い。
また、図１２，１４に示すように、コアパターン３のテーパの厚い側の後端よりも後ろのコアパターン３が無い部分に、ダミー層７を有しても良い。
本発明の光導波路は、図１０〜１５に示すダミー層７がクラッド層であると好ましい。
また、前記下部クラッド層が複数層であっても良く、例えば、図１５に示すように、
下部クラッド層２と基材１との間に下部クラッド層８を有していても良い。また、前記ダミー層が複数層であっても良く、例えば、図１５に示すように、ダミー層７の上にダミー層９を有していても良い。コアパターン３は、図１４に示すように複数本からなるものであっても良い。
さらに、本発明において、厚み方向にテーパを有するコアパターン３が、幅方向にもテーパを有する形状であると好ましい。
また、本発明の光導波路は、図１６に示すように、上部クラッド層４がテーパＡを有するのみならず、平坦部Ｂ及び／又はＣを有していても良い。
以下、本発明の光導波路を構成する各層について説明する。
（クラッド層及びクラッド層形成用樹脂フィルム）
以下、本発明で使用される下部クラッド層２及び上部クラッド層４について説明する。下部クラッド層２及び上部クラッド層４としては、クラッド層形成用樹脂又はクラッド層形成用樹脂フィルムを用いることができる。
本発明で用いるクラッド層形成用樹脂としては、コアパターン３より低屈折率で、光又は熱により硬化する樹脂組成物であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物を好適に使用することができる。より好適にはクラッド層形成用樹脂が、（Ａ）ベースポリマー、（Ｂ）光重合性化合物及び（Ｃ）光重合開始剤を含有する樹脂組成物により構成されることが好ましい。なお、クラッド層形成用樹脂に用いる樹脂組成物は、下部クラッド層２及び上部クラッド層４において、該樹脂組成物に含有する成分が同一であっても異なっていてもよく、該樹脂組成物の屈折率が同一であっても異なっていてもよい。
ここで用いる（Ａ）ベースポリマーはクラッド層を形成し、該クラッド層の強度を確保するためのものであり、該目的を達成し得るものであれば特に限定されず、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン等、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。これらのベースポリマーは１種単独でも、また２種以上を混合して用いてもよい。上記で例示したベースポリマーのうち、耐熱性が高いとの観点から、主鎖に芳香族骨格を有することが好ましく、特にフェノキシ樹脂が好ましい。また、３次元架橋し、耐熱性を向上できるとの観点からは、エポキシ樹脂、特に室温で固形のエポキシ樹脂が好ましい。さらに、後に詳述する（Ｂ）光重合性化合物との相溶性が、クラッド層形成用樹脂の透明性を確保するために重要であるが、この点からは上記フェノキシ樹脂及び（メタ）アクリル樹脂が好ましい。なお、ここで（メタ）アクリル樹脂とは、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を意味するものである。
フェノキシ樹脂の中でも、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物又はそれらの誘導体、及びビスフェノールＦ、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物又はそれらの誘導体を共重合成分の構成単位として含むものは、耐熱性、密着性及び溶解性に優れるため好ましい。ビスフェノールＡ又はビスフェノールＡ型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。また、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＦ型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールＦ、テトラブロモビスフェノールＦ型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。ビスフェノールＡ／ビスフェノールＦ共重合型フェノキシ樹脂の具体例としては、東都化成（株）製「フェノトートＹＰ−７０」（商品名）が挙げられる。
室温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、東都化学（株）製「エポトートＹＤ−７０２０、エポトートＹＤ−７０１９、エポトートＹＤ−７０１７」（いずれも商品名）、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１０１０、エピコート１００９、エピコート１００８」（いずれも商品名）などのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられる。
次に、（Ｂ）光重合性化合物としては、紫外線等の光の照射によって重合するものであれば特に限定されず、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物や分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物などが挙げられる。
分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物としては、（メタ）アクリレート、ハロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、ビニルピリジン、ビニルフェノール等が挙げられるが、これらの中で、透明性と耐熱性の観点から、（メタ）アクリレートが好ましい。
（メタ）アクリレートとしては、１官能性のもの、２官能性のもの、３官能性以上の多官能性のもののいずれをも用いることができる。なお、ここで（メタ）アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートを意味するものである。
分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の２官能又は多官能芳香族グリシジルエーテル、ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂等の２官能又は多官能脂肪族グリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の２官能脂環式グリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル等の２官能芳香族グリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の２官能脂環式グリシジルエステル、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン等の２官能又は多官能芳香族グリシジルアミン、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート等の２官能脂環式エポキシ樹脂、２官能複素環式エポキシ樹脂、多官能複素環式エポキシ樹脂、２官能又は多官能ケイ素含有エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの（Ｂ）光重合性化合物は、単独で又は２種類以上組み合わせて用いることができる。
次に（Ｃ）成分の光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば（Ｂ）成分にエポキシ化合物を用いる場合の開始剤として、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリルセレノニウム塩、ジアルキルフェナジルスルホニウム塩、ジアルキル−４−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩、スルホン酸エステルなどが挙げられる。
また、（Ｂ）成分に分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物を用いる場合の開始剤としては、ベンゾフェノン等の芳香族ケトン、２−エチルアントラキノン等のキノン類、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体、２−メルカプトベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド類、９−フェニルアクリジン等のアクリジン誘導体、Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物などが挙げられる。また、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン系化合物と３級アミン化合物とを組み合わせてもよい。なお、コア層及びクラッド層の透明性を向上させる観点からは、上記化合物のうち、芳香族ケトン及びフォスフィンオキサイド類が好ましい。
これらの（Ｃ）光重合開始剤は、単独で又は２種類以上組み合わせて用いることができる。
（Ａ）ベースポリマーの配合量は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総量に対して、５〜８０質量％とすることが好ましい。また、（Ｂ）光重合性化合物の配合量は、（Ａ）及び（Ｂ）成分の総量に対して、９５〜２０質量％とすることが好ましい。
この（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の配合量として、（Ａ）成分が５質量％以上であり、（Ｂ）成分が９５質量％以下であると、樹脂組成物を容易にフィルム化することができる。一方、（Ａ）成分が８０質量％以下あり、（Ｂ）成分が２０質量％以上であると、（Ａ）ベースポリマーを絡み込んで硬化させることが容易にでき、光導波路を形成する際に、パターン形成性が向上し、かつ光硬化反応が十分に進行する。以上の観点から、この（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の配合量として、（Ａ）成分１０〜８５質量％、（Ｂ）成分９０〜１５質量％がより好ましく、（Ａ）成分２０〜７０質量％、（Ｂ）成分８０〜３０質量％がさらに好ましい。
（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部とすることが好ましい。この配合量が０．１質量部以上であると、光感度が十分であり、一方１０質量部以下であると、露光時に感光性樹脂組成物の表層での吸収が増大することがなく、内部の光硬化が十分となる。さらに、光導波路として使用する際には、重合開始剤自身の光吸収の影響により光伝搬損失が増大することもなく好適である。以上の観点から、（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、０．２〜５質量部とすることがより好ましい。
また、このほかに必要に応じて、クラッド層形成用樹脂中には、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果に悪影響を与えない割合で添加してもよい。
本発明においては、クラッド層の形成方法は特に限定されず、例えば、クラッド層形成用樹脂の塗布又はクラッド層形成用樹脂フィルムのラミネートにより形成すれば良い。
塗布による場合には、その方法は限定されず、例えば、前記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する樹脂組成物を常法により塗布すれば良い。
また、ラミネートに用いるクラッド層形成用樹脂フィルムは、例えば、前記樹脂組成物を溶媒に溶解して、支持体フィルムに塗布し、溶媒を除去することにより容易に製造することができる。
下部クラッド層２及び上部クラッド層４の厚さに関しては、乾燥後の厚さで、５〜５００μｍの範囲が好ましい。５μｍ以上であると、光の閉じ込めに必要なクラッド厚さが確保でき、５００μｍ以下であると、膜厚を均一に制御することが容易である。以上の観点から、下部クラッド層２及び上部クラッド層４の厚さは、さらに１０〜１００μｍの範囲であることがより好ましい。
また、コアパターン３を埋め込むために、上部クラッド層４の厚さは、コアパターン３の厚さよりも厚くすることが好ましい。
また、図１〜９及び１３〜１５に示すような下部クラッド層２に切り欠き部５を形成する方法としては、下部クラッド層２をエッチングによって形成すればよく、感光性の下部クラッド層２を用いる場合には、露光及び現像することによって切り欠き部５を形成できる。
また、図１０〜１５に示すようなダミー層としてのクラッド層７，９の形成方法としては、下部クラッド層２と同様にエッチングによって形成すればよく、感光性のクラッド層７．９を用いる場合には、露光及び現像することによって切り欠き部５を形成できる。
（コア層形成用樹脂及びコア層形成用樹脂フィルム）
本発明においては、下部クラッド層２に積層するコアパターン３の形成方法は特に限定されず、例えば、コア層形成用樹脂の塗布又はコア層形成用樹脂フィルムのラミネートによりコア層を形成し、エッチングによりコアパターン３を形成すれば良い。
また、本発明においては、図４〜９に示すダミーコア６を形成する場合、コア層を形成した後、コアパターン３とダミーコア６を同時にエッチングして形成することにより、効率よく光導波路を製造することができる。
その際、本発明のように、コアパターン３がテーパを有する形状にする方法としては、コア層をラミネートした後の下部クラッド層２上に形成されたコア層は、基板１表面からコア層の表面までの高さは、基板１上に形成した切り欠き部分のコア層の表面の高さより高くなるが、例えば、コア層上面から剛性のある板等で圧力をかけて平坦化することによりコア層形成用の樹脂を流動させ、テーパをつければよい。このとき、圧力や温度を適宜調整することによってテーパの角度を調整することも可能である。
コア層形成用樹脂、特にコアパターン３に用いるコア層形成用樹脂は、クラッド層２，４より高屈折率であるように設計され、活性光線によりコアバターンを形成し得る樹脂組成物を用いることができる。
パターン化する前のコア層の形成方法は限定されず、前記樹脂組成物を常法により塗布する方法等が挙げられる。
コア層形成用樹脂フィルムの厚さについては特に限定されず、乾燥後のコア層の厚さが、通常は１０〜１００μｍとなるように調整される。該フィルムの厚さが１０μｍ以上であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバとの結合において、さらに位置合わせトレランスが拡大できるという利点があり、１００μｍ以下であると、光導波路形成後の受発光素子又は光ファイバとの結合において、結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、該フィルムの厚さは、さらに３０〜７０μｍの範囲であることが好ましい。
また、クラッド層形成用樹脂フィルム及びコア層形成用樹脂フィルムはキャリアフィルム上に形成すると良い。キャリアフィルムの種類としては、柔軟性及び強靭性のあるキャリアフィルムとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルサルファイド、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドが好適に挙げられる。支持体フィルムの厚さは、５〜２００μｍであることが好ましい。５μｍ以上であると、支持体フィルムとしての強度が得やすいという利点があり、２００μｍ以下であると、パターン形成時のマスクとのギャップが小さくなり、より微細なパターンが形成できるという利点がある。以上の観点から、支持体フィルムの厚さは１０〜１００μｍの範囲であることがより好ましく、１５〜５０μｍであることが特に好ましい。
（基材）
基材１の材質としては、特に制限はなく、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板、プラスチック基板、金属基板、樹脂層付き基板、金属層付き基板、プラスチックフィルム、樹脂層付きプラスチックフィルム、金属層付きプラスチックフィルムなどが挙げられる。
基材１として柔軟性及び強靭性のある基材、例えば、前記クラッド層形成用樹脂フィルム及びコア層形成用樹脂フィルムのキャリアフィルムを基材として用いることで、フレキシブルな光導波路としてもよい。
また、基材１と下部クラッド層２に密着性が無い場合には、その間に接着層を設けても良い。
接着層の種類としては特に限定されないが、両面テープ、ＵＶまたは熱硬化性接着剤、プリプレグ、ビルドアップ材、電気配線板製造用途に使用される種々の接着剤が好適に挙げられる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。
実施例１（図１の光導波路の製造）
［クラッド層形成用樹脂フィルムの作製］
［（A）ベースポリマー；（メタ）アクリルポリマー（Ａ−１）の作製］
撹拌機、冷却管、ガス導入管、滴下ろうと、及び温度計を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４６質量部及び乳酸メチル２３質量部を秤量し、窒素ガスを導入しながら撹拌を行った。液温を６５℃に上昇させ、メチルメタクリレート４７質量部、ブチルアクリレート３３質量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１６質量部、メタクリル酸１４質量部、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）３質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４６質量部、及び乳酸メチル２３質量部の混合物を３時間かけて滴下後、６５℃で３時間撹拌し、さらに９５℃で１時間撹拌を続けて、（メタ）アクリルポリマー（A−１）溶液（固形分４５質量％）を得た。
[重量平均分子量の測定］
（A−１）の重量平均分子量（標準ポリスチレン換算）をＧＰＣ（東ソー（株）製「ＳＤ−８０２２」、「ＤＰ−８０２０」、及び「ＲＩ−８０２０」）を用いて測定した結果、３．９×１０4であった。なお、カラムは日立化成工業（株）製「Ｇｅｌｐａｃｋ ＧＬ−Ａ１５０−Ｓ」及び「Ｇｅｌｐａｃｋ ＧＬ−Ａ１６０−Ｓ」を使用した。
［酸価の測定］
Ａ−２の酸価を測定した結果、７９ｍｇＫＯＨ／ｇであった。なお、酸価はＡ−２溶液を中和するのに要した０．１ｍｏｌ／Ｌ水酸化カリウム水溶液量から算出した。このとき、指示薬として添加したフェノールフタレインが無色からピンク色に変色した点を中和点とした。
［クラッド層形成用樹脂ワニスの調合］
（Ａ）ベースポリマーとして、前記Ａ−１溶液（固形分４５質量％）８４質量部（固形分３８質量部）、（Ｂ）光硬化成分として、ポリエステル骨格を有するウレタン（メタ）アクリレート（新中村化学工業（株）製「Ｕ−２００ＡＸ」）３３質量部、及びポリプロピレングリコール骨格を有するウレタン（メタ）アクリレート（新中村化学工業（株）製「ＵＡ−４２００」）１５質量部、（Ｃ）熱硬化成分として、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型三量体をメチルエチルケトンオキシムで保護した多官能ブロックイソシアネート溶液（固形分７５質量％）（住化バイエルウレタン（株）製「スミジュールＢＬ３１７５」）２０質量部（固形分１５質量部）、（Ｄ）光重合開始剤として、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（チバ・ジャパン（株）製「イルガキュア２９５９」）１質量部、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド（チバ・ジャパン（株）製「イルガキュア８１９」）１質量部、及び希釈用有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート２３質量部を攪拌しながら混合した。孔径２μｍのポリフロンフィルタ（アドバンテック東洋（株）製「ＰＦ０２０」）を用いて加圧濾過後、減圧脱泡し、クラッド層形成用樹脂ワニスを得た。
上記で得られたクラッド層形成用樹脂組成物を、ＰＥＴフィルム（東洋紡績（株）製「コスモシャインＡ４１００」、厚み５０μｍ）の非処理面上に、前記塗工機を用いて塗布し、１００℃で２０分乾燥後、カバーフィルムとして表面離型処理ＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム（株）製「ピューレックスＡ３１」、厚み２５μｍ）を貼付け、クラッド層形成用樹脂フィルムを得た。
［コア層形成用樹脂フィルムの作製］
（Ａ）ベースポリマーとして、フェノキシ樹脂（商品名：フェノトートＹＰ−７０、東都化成株式会社製）２６質量部、（Ｂ）光重合性化合物として、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン（商品名：Ａ−ＢＰＥＦ、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、及びビスフェノールＡ型エポキシアクリレート（商品名：ＥＡ−１０２０、新中村化学工業株式会社製）３６質量部、（Ｃ）光重合開始剤として、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）１質量部、及び１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（商品名：イルガキュア２９５９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）１質量部、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０質量部を用いたこと以外は上記製造例と同様の方法及び条件でコア層形成用樹脂ワニスＢを調合した。その後、上記製造例と同様の方法及び条件で加圧濾過さらに減圧脱泡した。
上記で得られたコア層形成用樹脂ワニスＢを、ＰＥＴフィルム（商品名：コスモシャインＡ１５１７、東洋紡績株式会社製、厚さ：１６μｍ）の非処理面上に、上記製造例と同様な方法で塗布乾燥し、次いでカバーフィルムとして離型ＰＥＴフィルム（商品名：ピューレックスＡ３１、帝人デュポンフィルム株式会社、厚さ：２５μｍ）を離型面が樹脂側になるように貼り付け、コア層形成用樹脂フィルムを得た。
［光導波路の作製］
１００ｍｍ×１００ｍｍの銅箔をエッチング除去したFR-4基板（日立化成株式会社製、商品名；MCL-E-679FGB、厚さ；０．６ｍｍ）に、上記で得られたクラッド層形成用樹脂フィルムからカバーフィルムである離型ＰＥＴフィルム（ピューレックスＡ３１）を剥離し、平板型ラミネータとして真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着し、２箇所の１０ｍｍ×１０ｍｍの遮光部（遮光部間間隙；３００μｍ）を有するネガ型フォトマスクを介し、紫外線露光機（株式会社オーク製作所製、ＥＸＭ−１１７２）にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、その後、キャリアフィルムを剥離し、現像液（１％炭酸カリウム水溶液）を用いて、下部クラッド層２をエッチングした。続いて、水洗浄し、１７０℃で１時間加熱乾燥及び硬化し、次いで８０℃で１０分間加熱処理することにより、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍの切り欠き部５を有する下部クラッド層２を形成した。
次に、下部クラッド層２上に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント株式会社製、ＨＬＭ−１５００）を用い圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で、厚さ５０μｍの上記コア層形成用樹脂フィルムをラミネートし、次いで上熱板に厚さ２ｍｍSUS板を取り付けた平板型ラミネータとして真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着して、コア層を形成した。
次に、切り欠き部５より５０ｍｍ離れた地点の幅が５０μｍで、切り欠き部分の間隙地点の幅が４０μｍの幅方向にテーパを有するネガ型フォトマスクを介し、切り欠き部５の間隙にコアパターンが形成されるように位置合わせをし、上記紫外線露光機にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、キャリアフィルムであるＰＥＴフィルムを剥離し、現像液（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド＝８／２、質量比）を用いて、コアパターンを現像した。続いて、洗浄液（イソプロパノール）を用いて洗浄し、１００℃で１０分間加熱乾燥し、厚み方向及び幅方向にテーパを有する四角錐台形状のコアパターン３を形成した。
次いで、上部クラッド層４として厚さ５４μｍの上記クラッド層形成用樹脂フィルムを上記上熱板に厚さ２ｍｍSUS板を取り付けた真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度１２０℃、加圧時間３０秒ラミネートした。さらに、紫外線（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ2照射後、キャリアフィルムを剥離し、１７０℃で１時間加熱処理することによって、上部クラッド層４を形成し、図１に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは３９．５μｍ（光導波路薄膜端部）、４２．５μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４６．７μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは４９．９μｍ（光導波路厚膜端部）、４９．９μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４８．５μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、５４．５μｍ（光導波路薄膜端部）、５７．５μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、６０．３μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６５．２μｍ（光導波路厚膜端部）、６５．２μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６２．５μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
実施例２（図１０の光導波路の製造）
実施例１において、下部クラッド層２に切り欠き部５を形成する操作を行わず、下部クラッド層２上に、上記で得られた厚さ１０μｍのクラッド層形成用樹脂フィルムからカバーフィルムである離型ＰＥＴフィルム（ピューレックスＡ３１）を剥離し、平板型ラミネータとして真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着し、２箇所の１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部（開口部間間隙；３００μｍ）を有するネガ型フォトマスクを介し、紫外線露光機（株式会社オーク製作所製、ＥＸＭ−１１７２）にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、その後、キャリアフィルムを剥離し、現像液（１％炭酸カリウム水溶液）を用いて、下部クラッド層２をエッチングした。続いて、水洗浄し、１７０℃で１時間加熱乾燥及び硬化し、次いで８０℃で１０分間加熱処理することにより、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍのダミー層７を形成した。次に、下部クラッド層２上に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント株式会社製、ＨＬＭ−１５００）を用い圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、ラミネート速度０．２ｍ／ｍｉｎの条件で、厚さ４０μｍの上記コア層形成用樹脂フィルムをラミネートし、次いで上熱板に厚さ２ｍｍSUS板を取り付けた平板型ラミネータとして真空加圧式ラミネータ（株式会社名機製作所製、ＭＶＬＰ−５００）を用い、５００Pａ以下に真空引きした後、圧力０．４ＭＰａ、温度５０℃、加圧時間３０秒の条件にて加熱圧着して、コア層を形成した。
次に、ダミー層７より５０ｍｍ離れた地点の幅が４０μｍで、ダミー層７の間隙地点の幅が５０μｍの幅方向にテーパを有するネガ型フォトマスクを介し、ダミー層７の間隙にコアパターンが形成されるように位置合わせをし、上記紫外線露光機にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、キャリアフィルムであるＰＥＴフィルムを剥離し、現像液（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド＝８／２、質量比）を用いて、コアパターンを現像した。続いて、洗浄液（イソプロパノール）を用いて洗浄し、１００℃で１０分間加熱乾燥し、厚み方向及び幅方向にテーパを有する四角錐台形状のコアパターン３を形成した。
上部クラッド層の形成は実施例１と同様にして、図１０に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは４０．１μｍ（光導波路薄膜端部）、４０．１μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４２．４μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは４９．９μｍ（光導波路厚膜端部）、４６．３μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４５．０μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、５５．５μｍ（光導波路薄膜端部）、５５．５μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、５８．３μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６４．５μｍ（光導波路厚膜端部）、６２．１μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６０．２μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
実施例３（図１４の光導波路の製造）
実施例１において、下部クラッド層２に１０ｍｍ×１０ｍｍ×の切り欠き部５を形成し、切り欠き部５より２０ｍｍ離れた部分に１０ｍｍ×１０ｍｍのダミー層７を形成し、実施例１と同様の方法でコア層を形成した。
次に、切り欠き部５側近傍の幅が４０μｍで、ダミー層７側近傍の幅が５０μｍの幅方向にテーパを有するネガ型フォトマスクを介し、切り欠き部５とダミー層７の間隙を結ぶように位置合わせをし、上記紫外線露光機にて紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．６Ｊ／ｃｍ2照射し、次いで８０℃で５分間露光後加熱を行った。その後、キャリアフィルムであるＰＥＴフィルムを剥離し、現像液（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート／Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド＝８／２、質量比）を用いて、コアパターンを現像した。続いて、洗浄液（イソプロパノール）を用いて洗浄し、１００℃で１０分間加熱乾燥し、厚み方向及び幅方向にテーパを有する四角錐台形状のコアパターン３を形成した。
上部クラッド層４の形成は実施例１と同様にして、図１４に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは４１．１μｍ（光導波路薄膜端部）、４３．２μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４４．４μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは４９．９μｍ（光導波路厚膜端部）、４７．２μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４６．２μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、５４．５μｍ（光導波路薄膜端部）、５５．５μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、５７．１μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６４．５μｍ（光導波路厚膜端部）、６２．０μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６１．０μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
実施例４（図４の光導波路の製造）
実施例１において、切り欠き部５に２５０μｍピッチの幅５０μｍのコアパターン（ダミーコア６）を形成した以外は実施例１と同様にして、図４に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは３９．４μｍ（光導波路薄膜端部）、４２．４μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４６．５μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは５０．０μｍ（光導波路厚膜端部）、４９．９μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４８．４μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、６５．３μｍ（光導波路薄膜端部）、６４．３μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、６５．０μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６５．２μｍ（光導波路厚膜端部）、６５．２μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６４．５μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
実施例５（図７の光導波路の製造）
実施例１において、切り欠き部５の全面にコアパターン（ダミーコア６）を形成した以外は実施例１と同様にして、図７に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは３９．５μｍ（光導波路薄膜端部）、４２．４μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４６．６μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは５０．０μｍ（光導波路厚膜端部）、５０．０μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４８．２μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、７５．３μｍ（光導波路薄膜端部）、７３．３μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、６８．０μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６５．２μｍ（光導波路厚膜端部）、６５．２μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６４．５μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
実施例６（図２の光導波路の製造）
実施例１において、切り欠き部５を一辺が１０ｍｍの直角二等辺三角形にした以外は実施例１と同様にして、図７に示す光導波路を作製した。
得られた光導波路のコア厚みテーパによって形成されたコア厚みの薄い部分の高さは４０．０μｍ（光導波路薄膜端部）、４１．７μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、４３．１μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは５０．０μｍ（光導波路厚膜端部）、４９．９μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、４８．８μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
また、コア厚と上部クラッド厚を合わせた厚みは、５５．１μｍ（光導波路薄膜端部）、５６．１μｍ（薄膜側端部より３ｍｍ地点）、５７．３μｍ（薄膜側端部より６ｍｍ地点）で、厚い部分の高さは６５．２μｍ（光導波路厚膜端部）、６５．２μｍ（厚膜側端部より３ｍｍ地点）、６２．５μｍ（厚膜側端部より６ｍｍ地点）であった。
以上詳細に説明したように、本発明の光導波路は、特に、厚み方向にテーパを有するコアパターンを有する光導波路において、光導波路の厚さにテーパが付けられたり、テーパが付かないように厚さが調整されているため、光学素子と接続する際の位置合わせトレランスが確保できる。
このため、例えば、光ファイバと光導波路の接続機器用のデバイスや、光導波路と電気配線板が複合されたデバイスとして有用である。
１：基材
２：下部クラッド層
３：コアパターン
４：上部クラッド層
５：切り欠き部
６：ダミーコア
７：ダミー層（クラッド層）
８：下部クラッド層
９：ダミー層（クラッド層）
Ａ：テーパ
Ｂ，Ｃ：平坦部

Claims (11)

  1. 基材上に、下部クラッド層、厚み方向にテーパを有するコアパターン、上部クラッド層が順に積層してなる光導波路であって、前記下部クラッド層が切り欠き部を有する光導波路。
  2. 前記コアパターンのテーパの薄い側に、厚い側より大きい面積の切り欠き部を有する請求項１に記載の光導波路。
  3. 前記コアパターンのテーパの薄い側の先端よりも先のコアパターンが無い部分に、切り欠き部を有する請求項１に記載の光導波路。
  4. 前記上部クラッド層が厚み方向にテーパを有し、該テーパが、コアパターンのテーパと同方向に向かって薄くなる請求項１〜３のいずれかに記載の光導波路。
  5. 前記下部クラッド層の切り欠き部に、ダミーコアを有する請求項１〜３のいずれかに記載の光導波路。
  6. 前記上部クラッド層が厚み方向にテーパを有し、該テーパが、コアパターンのテーパと逆方向に向かって薄くなる請求項４に記載の光導波路。
  7. 基材上に、下部クラッド層、厚み方向にテーパを有するコアパターン、上部クラッド層が順に積層してなる光導波路であって、前記下部クラッド層上にダミー層を有する光導波路。
  8. 前記コアパターンのテーパの厚い側に、薄い側より大きい面積のダミー層を有する請求項７に記載の光導波路。
  9. 前記コアパターンのテーパの厚い側の後端よりも後ろのコアパターンが無い部分に、前記ダミー層を有する請求項７に記載の光導波路。
  10. 前記ダミー層がクラッド層である請求項７〜９のいずれかに記載の光導波路。
  11. 厚み方向にテーパを有するコアパターンが、幅方向にもテーパを有する形状である請求項１又は７に記載の光導波路。
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